导语：对于GPS，大家既熟悉又陌生，我们总是容易把GPS与GPRS混淆。事实上，GPS是一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息。
GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，即为全球卫星定位系统。
GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。
GPS构成
1、空间部分
GPS的空间部分由24颗工作卫星组成，距地表20200km，均匀分布在6个运行轨道面上，轨道倾角为55°。另有4颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都能观测到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，另一组是P码。P码因频率较高、不易受干扰以及定位精度高，因此受美国军方管制，并设有密码，一般民间无法解读，主要为美国军方服务。C/A 码在人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。
2、地面控制部分
GPS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。监测站均配有铯钟（一种精密的计时器）和能够连续测量到所有可见卫星的接收机。监测站将取得的卫星观测数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站会从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，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在接收站作用范围内每日注入到卫星。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用一段时间，但导航精度会逐渐降低。
3、用户设备部分
用户设备部分即GPS的信号接收机。其主要功能是捕获按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率，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完整的GPS 用户设备。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外勘测使用。
GPS接收机性能指标
1、搜星数量
GPS接收机接收到的卫星数量，分为可见卫星数量和实际使用数量。可见卫星数量在一定程度上能说明GPS接收机的接收性能，一般在地球上任何一个开阔的区域，可以接收到12-13颗卫星。有时候，在接收机上能看到编号错误的卫星，不能计入接收到的卫星数量。
2、灵敏度与载噪比
GPS接收机接收到GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1为开放的民用信号，信号为圆形极化。
对于普通用用户，所能看到的GPS接收机灵敏度是以载噪比（CN0）来衡量的，也就是接收模块通过NMEA的GSV语句输出的信噪比的值，大概在40多左右。
3、位置误差与漂移
不同方案接收机因性能差异误差有所不同，特别是在信号比较弱而且天线性能不好的时候，有的误差会达到百米级，偶尔可能达到千米级。一般民用级别的接收机精度可以做到5米以内（天线性能好，环境干扰小，开阔区域）。漂移是接收机实测的另一项指标，特别是在接收机静止的时候，从解析出来的数据看，指示的位置会在一个范围内来回移动，来回移动的距离、移动范围与真实位置的误差反应了接收机在位置静止状态下的定位准确性。
4、启动时间
接收机的启动时间是指从开启GPS接收机到定位成功的时间，分为冷启动、热启动、温启动，一般通过发送命令的方式测试这三个时间。
GPS特点
全球定位系统的主要特点： 全球、 全天候工作。
①定位精度高。单击定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
②功能多，应用广。
GPS性能的影响因素
1、GPS天线
GPS车载导航仪多采用外置式天线，此时天线与整机内部基本隔离，电磁干扰几乎不对其造成影响，卫星信号接收效果很好。手持式终端设备多采用内置天线，此时接收机主板必须屏蔽良好，确保天线远离电磁干扰源。天线材料的优劣、天线上增益电路性能差异都是天线性能的影响要素。
2、回波损耗
回波损耗是表示信号反射性能的参数。回波损耗说明入射功率的一部分被反射回到信号源。例如，如果注入1mW（0dBm）功率给放大器，其中10%被反射回来，回波损耗就是10dB。从数学角度看，回波损耗为-10log。回波损耗通常在输入和输出都进行规定。进行天线设计的时候，一般用网络分析仪测试S11特性来表示回波损耗特性，值越大，反射波越强，天线的性能越差。
3、IC方案
接收机IC方案在一定程度上对接收机性能有影响，比较直观的主要表现在误差、漂移、接收灵敏度这几个方面。
4、线路特性
接收机从天线到接收机方案IC这部分线路的特性对接收机性能影响明显。这部分线路主要包括SAW、LNA、匹配从参数等。LNA的电源如果不理想，很容易造成可见卫星但是长时间无法定位；匹配参数设置不对，接收灵敏度打折扣； 线路处理不当，特别是过孔、线宽、线距异常，将导致信号损耗。
5、天线环境
天线的环境包括是否存在干扰源、是否存在金属、磁性材料遮挡等。GPS信号属于极弱信号，如果天线周边有干扰源，需要对干扰源进行处理。比如摄像头、LCD线缆、其他天线、机壳等，需要良好接地。天线尽量远离金属、磁性材料，这在设计结构初期就要进行详细评估，如果忽略这一项，很可能造成天线本身性能没有问题，但效果始终无法体现。
GPS的功用：
（1）陆地应用：主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；
（2）海洋应用：包括远洋船航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量、海洋平台定位以及海平面升降监测等；
（3）航空航天应用：包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。
我国GPS的出色应用
中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统（BDS）和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO，是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统包含35颗卫星，由空间段、地面段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具短报文通信能力，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度10米，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
中国的卫星导航系统已获得国际海事组织的认可。这是该系统向其目标迈出的重要一步：被全世界接受，可媲美美国全球定位系统(GPS)。
结语
如今，GPS的应用已十分广泛，几乎涉及到国民经济的各个领域。近几年，GPS向消费市场的发展势头强劲，由于其在提供位置、速度和时间信息的便捷性上难以代替，因此以GPS为技术基础的卫星导航应用产品广泛受到广大市民的追捧。由于GPS功能强大、使用方便、价格合理，所以能很好的与其他系统结合，形成大量的新应用、新产品，迅速的进入我们日常工作、学习、生活和娱乐中。GPS产品将成为现代信息社会的重要信息来源，成为信息时代的国家基础设施之一。
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