2  GPS系统的介绍

2.1  导航的发展史

导航的起源最早可以追溯到战国时期，中国是世界上最早发明指南针的国家。那时，人们利用天然磁石制成司南。到了17世纪，一些欧洲国家开始进行天文导航。随着无线电的发明，无线电导航逐渐被应用到航海和航空领域。到现在，无线电导航仍然被使用。第二次世界大战使得无线电导航这项技术得到迅速发展，并因此建立了多种导航系统。

惯性导航系统是以牛顿力学定律为理论基础，以“舒拉摆”理论为理论依据。1942年，德国首先将惯性导航原理应用在V-2火箭上，1954年利用惯性导航系统进行导航的飞机试飞成功。

卫星导航定位系统最初是为达到军事目的而建立的，但目前已经具有越来越明显 源:自~优尔-·论`文'网·www.youerw.com/

的商业化趋势。卫星导航系统有美国在1964年投入使用的子午仪卫星导航系统，目前已经停止使用；苏联的奇卡达卫星导航系统与子午仪卫星导航系统同年代开始使用，但其调制方式与子午仪卫星导航系统不同，至今仍然在使用；GPS卫星导航系统于1973年建成，最初是出于军事目的，但目前已经在民用领域广泛使用；苏联在1982年又开始开发格洛纳斯卫星导航系统，苏联解体后，由俄罗斯继续研究；中国在1994年组建北斗卫星导航系统，2020年北斗二代将覆盖全球；欧洲的伽利略卫星导航系统也属于全球四大卫星导航系统。

2.2  GPS系统的特点

2.2.1  全球、全天候工作

GPS系统拥有近三十颗卫星，保证了无论何时在地球上的每个地方至少可以观测到4颗卫星，从而能够为用户提供连续、实时的三维位置和速度，以及精密的时间。

2.2.2  定位效果好

GPS系统定位时间短，操作简单，能够实现实时定位。采用差分定位的方法，其精度甚至可以达到厘米级和毫米级。

2.2.3  应用广泛文献综述

GPS系统具有抗干扰能力强，可以单独使用的优点，目前GPS系统不仅应用在测速、测量、测时和导航方面，在其他领域也逐渐被使用，而且可以为高动态平台提供服务。

2.2.4  缺点

理论上，GPS系统在任何地方都可以至少观测到四颗卫星，但是现代社会高楼林立，很可能由于房屋或其他设施的影响，导致卫星被遮挡，无法观测到四颗以上的卫星，所以最好在室外使用GPS系统。

2.3  GPS系统的应用

目前，GPS系统在陆地、海洋和航空航天方面均有应用。

表2.1 GPS系统的应用

领域 应用

陆地 为车辆导航、勘探物理资源、控制市政规划、监测地壳的运动、处理应急事件

海洋 对船只进行实时调度与导航、为船只测定最佳的航线、监测海平面的升降、海洋救援、海洋探宝、测量水文地质、海洋平台定位

 航空航天 为飞机导航、为沿低轨道飞行的卫星定轨、为导弹制导、实施航空救援

2.4  GPS定位原理

GPS定位的基本原理是“交会法”。如果已知一颗卫星的位置和接收机到卫星的距离，就可以将接收机的位置确定在一个球面上；如果已知两颗卫星的位置和接收机分别到这两颗卫星的距离，就可以将接收机的位置确定在一个环上，