GPS原理、定位原理、系统组成

1、GPS系统的组成
　　　GPS由三个独立的部分组成：
　　　　　● 空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。
　　　　　● 地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。
　　　　　● 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。　　　　　GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

2、GPS定位原理
　　GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：


此主题相关图片如下：

　　上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
　　　　di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。
　　　　△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。
　　　　c为GPS信号的传播速度（即光速）。

　　四个方程式中各个参数意义如下：
　　　　x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。
　　　　xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，
　　可由卫星导航电文求得。
　　　　Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。
　　　　Vto为接收机的钟差。

　　由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。

GPS应用于导航
　　主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航。例如：
　　　　1.船舶远洋导航和进港引水
　　　　2.飞机航路引导和进场降落
　　　　3.汽车自主导航
　　　　4.地面车辆跟踪和城市智能交通管理
　　　　5.紧急救生
　　　　6.个人旅游及野外探险
　　　　7.个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）

GPS应用于授时校频
　　1.电力，邮电，通讯等网络的时间同步
　　2.准确时间的授入
　　3.准确频率的授入

GPS应用于高精度测量
　　1.各种等级的大地测量，控制测量
　　2.道路和各种线路放样
　　3.水下地形测量
　　4.地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测
　　5.GIS应用
　　6.工程机械（轮胎吊，推土机等）控制
　　7.精细农业