GPS是全球定位系统的英文缩写，它是在上个世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。它主要用于为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。该项目历经20余年的研究实验，耗资高达300亿美元，截止到1994年3月，24颗GPS卫星网络已布设完成，全球覆盖率高达98%。
1.GPS卫星导航原理
我们知道利用遥感卫星也可以实现实时监测等。那么，GPS与它是否一样呢？GPS的工作原理是怎样的呢？
GPS卫星导航系统是由24颗GPS卫星组成的，在离地面12×106千米的高空中，以12小时为周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星系统。
在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X，Y，Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。再通过接收机进行数据修正，消除误差，从而得到一个比较准确的位置。
2.全球定位系统的构成
全球定位系统由三部分构成，分别是空间部分、地面控制部分和用户设备部分。
（1）空间部分
GPS的空间部分是由24颗通讯卫星组成，它位于距地表20200千米的高空，均匀分布在6个轨道面上，轨道倾角为55°。这样的卫星的分布可以满足用户在全球的任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS卫星产生两组电码：一组称为C/A码；一组称为P码。P码因频率较高，定位精度高，不易受干扰，因此它的使用受到美国军方管制，并设有密码，一般大众无法解读，主要为美国军方服务。目前大部分人使用的是C/A码，它的精确度与P码相比，性能要差一些。
（2）地面控制部分
GPS全球定位系统的地面控制部分由一个主控站、5个全球监测站和3个地面控制站组成。监测站均配装有精密的仪器，并且还有能够连续测量到的可见卫星接受机。卫星将取得的GPS观测数据传输到地面监测站，包括电离层和气象数据。经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和各项参数，然后将结果送到3个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令输入到卫星。这种输入要求每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开输入站作用范围之前进行最后的输入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可再用一段时间，但导航精度会逐渐降低。
（3）用户设备部分
GPS全球定位系统的用户设备部分主要是指GPS信号接收机。它的主要功能是能够捕获到根据一定卫星截止角所选择的待测卫星，并对这些卫星的运行进行跟踪。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线到卫星的距离和距离的变化率，从而解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行有效定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成了完整的GPS用户设备。
GPS接收机的结构可以简单地分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM（随机存储器）存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。
3.GPS应用
随着定位系统普及程度越来越广，我们也需要多了解一些关于这方面的信息。那么，你知道GPS定位系统都应用在哪些方面吗？
首先GPS可以在军用方面大显身手，对于保证国防安全有一定的积极作用，它可以有效地为地面防卫部队提供宝贵的预警时间。另外，GSP在民用领域，表现也相当出色。例如GPS可以为船舶、汽车、飞机等运动物体进行定位导航，具体来说，船舶远洋导航和进港引水用得着它，飞机航路引导和进场降落用得着它，它可以实现汽车的自主导航，它还能提供紧急救生救援、个人旅游及野外探险。GPS还可以在工程技术方面大显身手，借助它可以完成水下地形的测量，以及地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测。总之，GPS在民用领域的诸多方面都起到了广泛的作用。
（1）GPS前景
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统就会得到极其广泛的应用。因为汽车上GPS系统是十分实用的。另外，在我国，汽车GPS导航也将会有前所未有的发展。它一定会成为制造商、使用者都比较欢迎的产品。由此可见，GPS技术具有非常可观的应用前景。
（2）车载GPS
既然越来越多的都亲睐于汽车GPS定位导航系统，那么，这种系统有什么神奇的地方呢？
当通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候，称为车载GPS。但仅仅有定位还不行，还要把这个定位信息传到报警中心或者车载GPS持有人那里，我们称为第三方。所以GPS定位系统中还包含了GSM网络通讯（手机通讯），通过GSM网络用短信的方式把卫星定位信息发送到第三方。通过微机解读短信电文，在电子地图上显示出车辆位置。这样一来就实现了车载GPS定位。与此同时，在车上安装相应的探测传感器，利用车载GPS定位的GSM网络通讯功能，同样能把防盗报警信息发送到第三方，或者把这个报警电话、短信直接发送到车主手机上，完成车载GPS防盗报警。从这里我们可以看出，车载GPS定位的GSM网络部分实际上是一个智能手机，可以和第三方互相通讯，还可以把车辆被抢、司机被劫、被绑架等信息发送到第三方。所以说车载GPS定位是定位、防盗、防劫的一个安全系统。
目前，车载GPS系统具有很广阔的销售市场。经常被大家提及的是一般的民用的导航GPS，这样的GPS主要是给汽车定位、导航的。目前越来越发达的道路，错综复杂的高架桥使驾驶者越来越难分辨。导航车载GPS为驾驶者带来了许多方便！
此外，现在的导航GPS还具有提前预警电子眼、查询全国旅游景点、酒店等服务。它所具备的功能不仅可以保证车主的安全，而且还可以为他们的出行提供极大的方便，不愧是新时代的宠儿。
4.GPS选购小指南
由于GPS具有良好的应用前景，所以目前市场上有许多GPS在销售。面对如此多的GPS，我们应该如何来选择呢？
（1）质量意味着安全
在选择GPS导航产品时，软件和硬件的配置非常重要。一般来说专业品牌厂商的硬件配置是比较值得信赖的。而部分GPS厂商在液晶屏、GPS芯片、处理器等方面难以保证产品质量。正规GPS厂家的硬件配置往往要经过层层把关，并要通过ISO质量生产标准（主要是ISO2000质量认证、ISO14001环境认证）等的认证。这样的产品比较正规，质量也有保证。对于汽车上使用的GPS产品只有通过“ISO/TS TS16949标准认证”才能使用。
（2）软件要信得过
在软件方面，最受关注的是GPS导航地图数据的准确性与更新的及时性。如果时常更新GPS地图数据，就会造成了电子地图的制作成本的增加，因此许多不合格的GPS生产厂商就会减少地图更新或是盗用其他电子地图。一旦使用“假冒伪劣”的地图的机器导航，不仅容易“误入歧途”，甚至还会有生命危险。
（3）相信品牌的力量
目前，卫星导航产业在我国还是一个处于发展期的高新科技行业，只有那些在市场上有多年经验的专业厂商，才能生产出质量过硬的GPS产品，同时也只有资金和实力雄厚的企业才能为用户提供全面、优秀的服务。
产品的价格和售后服务也是购买产品要考虑的主要因素。消费者都希望能够买到物美价廉的产品，但结果却未必称心如意。现在市场上很多的导航产品虽然“价廉”却并不“物美”。所以，选购时不要被单纯的不正常低价蒙蔽双眼。对于与自己驾驶出行、旅游探险息息相关的导航产品来说，一定不要吝啬为自己的“出行安全”买单。
总体而言，人造地球卫星将向越来越大和越来越小两个方向发展：即一方面研制综合型高功率大型卫星平台，并最终演变成空间平台；另一方面研制小卫星、超小卫星、微卫星，甚至纳卫星（小于10千克）。如果有了空间平台，被发射出去的卫星就有人照料，也就可以实现定期在轨维修和更换仪器，从而延长寿命、增加用途。对于那些小型卫星而言，则具有研制周期短、体积小、性能好、发射灵活和不易被摧毁等一系列优点。总之，无论向哪个方向发展，先进的科技总会促使人造卫星技术越来越完善，人们对太空的认识以及对未来预测能力也会越来越多、越准确。
