GPS(Global Positioning System:全球定位系统),是指20世纪70年代由美国国防部研制开发,利用24颗以上人造卫星进行工作的卫星定位系统。只要有能够接收卫星发出的电磁波的接收机,无论是何种天气,随时都可以定位自己在地球上所处的位置。
通过测量GPS接收机与至少4颗GPS卫星的距离来推算出所在位置。GPS卫星上搭载了精密的原子钟,并利用电磁波不断发出准确时刻,以及卫星的方位信息。地面上的接收机,则利用电磁波的速度(每秒30万公里)和电磁波到达所用的时间,根据“速度×时间=距离”的公式,计算出与卫星间的距离。
理论上讲,当定位三维空间上的位置时,只要知道与3颗卫星的距离就可以了。然而,GPS接收机中内置的时钟是普通的石英钟,测量精确度较低。因此,还需要另外一颗卫星提供信息对时刻进行补正。并且,接收到越多卫星发出的信号,精确度就越高。GPS卫星所发出的位置信息以及时刻信息,由地面上的控制系统进行管理,并维持其精确度。
根据对信息利用方法的不同,GPS定位的精确度也有所变化。GPS卫星通过两个载波发送民用信号。普通的车载导航和手机中使用其中一个载波,精确度在数米到数十米之间。而如果同时使用两个载波接收信号,并与利用多个接收机以及方位已知的基站等方法配合,精确度可达数厘米左右。这种方法,多应用于要求精度较高的测量、地壳运动观测以及海啸观测等。
现在,许多国家都在装备或完善自己的卫星定位系统,以提高本国的卫星定位精度。尽管在这些定位系统中,有时会出现无法获取4颗以上卫星信息的情况,而且,还存在没有充分考虑到引起误差原因(例如电磁波通过电离层时的延迟等)在地球的不同地域有差别等缺点,但值得期待的是,今后其精确度将不断提高。