GPS全球卫星定位系统详解

"该资源是一份关于GPS定位系统的讲义，由华南师范大学地理学院GIS系的付迎春教授提供。内容涵盖了GPS系统的基本概念、发展历史、系统组成、坐标系和时间系，以及卫星的轨道运动等核心知识点。" GPS全球卫星定位系统是一种精密的空间定位技术，它由三个主要部分组成： 1. 空间部分：GPS系统的核心是GPS卫星星座，设计上包括21颗主工作卫星和3颗备份卫星，分布在6个相隔55度倾斜角的轨道面上，平均轨道高度约为20200公里。每个轨道周期为11小时58分钟，确保用户每天在同一时间可以观测到4到8颗卫星。目前在役的卫星数量可能更多。GPS卫星主要任务是接收和发送导航信号，这些信号包含精确的时间信息和位置数据，由卫星上的原子钟提供。 2. 地面控制部分：这一部分包括监测站、主控站和注入站。监测站负责收集卫星信号，主控站处理数据并计算出卫星精确的位置和时钟偏差，注入站则将这些信息传输回卫星。地面控制部分确保整个系统运行准确无误，并能及时更新卫星的轨道和时钟信息。 3. 用户设备部分：用户设备包括接收机，它们接收来自GPS卫星的信号，通过计算信号传播时间来确定距离，进而计算出用户的位置。用户设备可以是手持设备、车载设备或集成在各种智能设备中，实现导航、定位等多种功能。 GPS定位系统使用的是WGS84坐标系，这是一种全球统一的大地坐标系统，用于表示地球表面的地理位置。系统时间基于GPS卫星上的原子钟，提供了极其精确的时间标准。 GPS技术的发展始于20世纪50年代，随着科技的进步，GPS系统经历了多代升级，如BlockⅡA、BlockⅡR和BlockⅡF，以增强信号质量、提高定位精度和增加新的服务功能，例如增设第三民用频率，支持更广泛的用户需求。 除了GPS，还有多种定位技术，如基站定位、WiFi定位、IP定位、RFID/二维码标签识别定位、蓝牙定位、声波定位和场景识别定位等，它们各自在不同场景下发挥着重要作用，共同构成了现代定位技术的多元生态。GPS作为其中的典型代表，不仅用于导航，还广泛应用于科学研究、测绘、气象预报、通信、交通管理等多个领域。