什么是全球定位系统？
(1)GPS系统的组成
GPS系统包括三个部分:空间部分——GPS卫星星座；地面控制部分-地面监控系统；用户设备部分--GPS信号接收机。
GPS卫星星座:
由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成的GPS卫星星座称为(21+3)GPS星座。这24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，轨道倾角为55度，轨道平面相隔60度，即轨道的上升交点赤经相隔60度。每个轨道平面中的卫星之间的仰角距离相差90度-轨道平面上的卫星比西方相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。
两万公里高空的GPS卫星，地球为恒星自转一周，就绕地球转两圈，也就是绕地球转一圈的时间是12颗恒星。这样地面观测者每天都会提前四分钟看到同一个GPS卫星。地平线以上的卫星数量随时间和地点而变化。最少能看到4颗卫星，最多能看到11颗卫星。用GPS信号导航定位时，为了定出站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。这四颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定影响。对于一个在某一时刻连精确的点坐标都无法测量的地方，这个时间段就叫做“空档段”。但这个时间差很短，不影响全球大部分地区全天候、高精度、连续、实时的导航定位测量。GPS工作卫星的数量与测试卫星的数量基本相同。
地面监控系统:
对于导航定位来说，GPS卫星是一个动态的已知点。恒星的位置是根据卫星传送的星历表计算出来的，星历表描述了卫星的运动和轨道参数。每个GPS卫星广播的星历表由地面监控系统提供。卫星上的各种设备是否正常工作，卫星是否一直沿着预定的轨道运行，都要由地面设备进行监视和控制。地面监控系统的另一个重要功能是保持所有卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。这就需要地面站对每颗卫星的时间进行监测，找出时钟的差异。然后由地面注入站发送到卫星，再由导航电文发送到用户设备。GPS工作卫星地面监测系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。
GPS信号接收器:
GPS信号接收机的任务是捕获根据卫星高度的某个截止角选择的待测卫星的信号，跟踪这些卫星的运行，对接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，从而测量GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译GPS卫星发送的导航电文，实时计算出台站的三维位置，甚至三维速度和时间。
GPS卫星发出的导航定位信号是一种可供无数用户享用的信息资源。对于陆地、海洋、太空的广大用户来说，只要用户拥有能够接收、跟踪、转换、测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。GPS信号可以随时用于导航和定位测量。根据使用目的，不同的用户需要不同的GPS信号接收器。目前，全球已有数十家工厂生产了数百种GPS接收机产品。这些产品可以根据它们的原理、用途和功能进行分类。
在静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中是固定的。接收机以高精度测量GPS信号的传播时间，并通过使用GPS卫星在轨道中的已知位置来计算接收机天线位置的三维坐标。动态定位是用GPS接收机测量运动物体的轨迹。GPS信号接收器所在的移动物体称为载体(如航行的船只、空中的飞机、交通工具等。).载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中是相对于地球的，运动接收机利用GPS信号实时测量运动载体的状态参数(瞬时三维位置和三维速度)。
接收机硬件、内部软件和GPS数据后处理软件包构成了一个完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为两部分:天线单元和接收单元。对于测地接收机，这两个单元一般分为两个独立的部分。观测时，天线单元放在台站上，接收单元放在台站附近适当的地方，两个单元用电缆连接成一个整机。有的还把天线单元和接收单元做成一个整体，在观测时放在试验现场。
GPS接收机一般使用电池作为电源。同时使用机内机外两种DC电源。设置内置电池的目的是为了在更换外置电池时不中断连续观察。在使用外置电池的过程中，内置电池会自动充电。关机后，机器中的电池向RAM存储器供电，以防止数据丢失。
近年来，国内引进了多种类型的GPS测地接收机。当使用各种类型的GPS测地接收机进行精密相对定位时，双频接收机的精度可以达到5MM+1PPM。单频接收机的精度可以达到10MM+2PPM。在一定的距离内。差分定位的精度可以达到亚米级到厘米级。
目前各种型号的GPS接收机越来越小，重量也越来越轻，适合野外观测。GPS和GLONASS兼容的全球导航和定位系统接收机已经问世。
(2)GPS的定位原理
GPS的基本定位原理是卫星不断发送自己的星历参数和时间信息。在接收到这些信息后，用户计算接收器的三维位置、三维方向、运动速度和时间信息。
(3)GPS系统的特点
GPS系统具有以下主要特点:高精度、全天候、高效率、多功能、操作简单、应用广泛。
高定位精度的应用实践证明，GPS相对定位精度可达10-6100-500KM、10-71000KM、100-9。300-1500M工程精密定位中，超过1小时观测的解算平面位置误差小于1mm。与ME-5000电磁波测距仪测得的边长相比，最大边长差为0.5毫米，改正误差为0.3毫米..
观察时间短。随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，20KM以内的相对静态定位只需要15-20分钟。在快速静态相对定位测量中，当每个移动站与参考站的距离在15KM以内时，移动站的观测时间只有1-2分钟，然后可以随时定位，每个站的观测只需要几秒钟。
站间不需要通视。GPS测量不要求站与站之间通视，但是站上面的天空很宽，可以省下很多投标费用。由于不需要看到点与点之间的点的位置，所以可以根据需要进行疏密，使得选点非常灵活，也可以省去经典大地网中传输点和过渡点的测量。
经典大地测量学可以提供三维坐标，用不同的方法分别测量平面和高程。GPS可以同时精确确定站点的三维坐标。目前GPS水准可以满足四等水准的精度。
操作简单:随着GPS接收机的不断完善，自动化程度越来越高，有的已经到了“傻子”的程度；接收器越来越小，越来越轻，大大降低了测量工人的工作紧张度和劳动强度。让野外工作变得轻松愉快。
全天候运行目前，GPS观测可以在一天24小时内随时进行，不受阴天黑暗、大雾大风、雨雪天气的影响，功能多，应用广。
从这些特点可以看出，GPS系统不仅可以用于测量和导航，还可以用于测速和测时。测速精度可达0.1M/S，测时精度可达几十纳秒。其应用领域不断扩大。GPS系统的应用前景设计GPS系统的主要目的是用于军事目的，如导航和情报收集。但后来的应用和发展表明，GPS系统不仅可以实现上述目标，还可以利用GPS卫星发送的导航定位信号，进行厘米级甚至毫米级精度的静态相对定位，米级到亚米级精度的动态定位，亚米级到厘米级精度的速度测量和纳秒级精度的时间测量。因此，GPS系统显示出非常广阔的应用前景。
全球定位系统的使用
GPS最初是为了给军方提供精确定位而建立的，现在仍然由美军控制。军用GPS产品主要用于确定和跟踪野外行进的士兵和装备的坐标，为海上的军舰提供导航，为军用飞机提供位置和导航信息。
目前，GPS系统的应用将会非常广泛。我们可以利用GPS信号进行海陆空导航导弹的制导大地测量，工程测量的精确定位时间传递和速度测量。对于测绘领域，已利用GPS卫星定位技术建立高精度国家大地控制网，确定全球地球动力学参数；用于建立陆地和海洋大地基准，进行高精度的岛陆联测和海洋测绘；用于监测地球板块的运动状态和地壳形变；用于工程测量已成为建立城市和工程控制网的主要手段。通过用于确定航空摄影时刻的相机位置在很少或没有地面控制的情况下快速测绘航空勘测，导致了地理信息系统和全球环境遥感监测的技术革命。
许多商业和政府组织也使用GPS设备来跟踪其车辆的位置，这通常需要无线通信技术的帮助。一些GPS接收机集成了无线电、无线电话和移动数据终端，以满足车队管理的需要。
由于多样化空间资源环境的出现，GPSGLONASSINMARSAT等系统具有导航定位功能，形成了多样化的空间资源环境。这种多元化的空间资源环境促使国际上形成了* * *一致的战略，即一方面充分利用现有系统，另一方面积极建设民用GNSS系统。到2010年，全球建成纯民用的GNSS系统，将形成GPS/GLONASS/GNSS三足鼎立之势，从根本上摆脱对单一系统的依赖，形成国际可用、国际共享的安全资源环境。世界可以进入卫星导航作为单一导航手段的最高应用境界。反过来，这种国际和非政府战略影响并迫使美国对其GPS使用政策进行更公开的调整。总之，多元化空间资源和环境的建立，为GPS的发展和应用创造了前所未有的良好国际环境。