歷史發展
全球定位系統（GPS）是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成。經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。
系統組成
GPS全球衛星定位系統由三部分組成：空間部分——GPS星座；地面控制部分——地面監控系統；用戶設備部分——GPS 信號接收機。
GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優點，使其在各類大地測量控制網的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。
傳播系統
GPS系統由24顆衛星組成。其中，工作衛星21顆，備用衛星3顆，平均分布在6個軌道上，每個軌道4顆衛星，在半徑26560千米的近圓形軌道上運行，運行周期11小時58分鐘。空間衛星系統保證地面上任何地點，任何時間都可以觀測到4顆以上的衛星，并接受到衛星攜帶的無線電發射機連續播放的GPS導航信號。
空間部分
GPS的空間部分是由24 顆工作衛星組成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6 個軌道面上（每個軌道面4 顆），軌道傾角為55°。此外，還有4 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。
GPS 衛星產生兩組電碼，一組稱為C/ A 碼（ Coarse/ Acquisition Code11023MHz） ；一組稱為P 碼（Procise Code 10123MHz），P 碼因頻率較高，不易受干擾，定位精度高，因此受美國軍方管制，并設有密碼，一般民間無法解讀，主要為美國軍方服務。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后，主要開放給民間使用。
地面部分
地面控制部分由一個主控站，5 個全球監測站和3 個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見衛星的接受機。監測站將取得的衛星觀測數據，包括電離層和氣象數據，經過初步處理后，傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時鐘參數，然后將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛星運行至上空時，把這些導航數據及主控站指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS 衛星每天一次，并在衛星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發生故障，那么在衛星中預存的導航信息還可用一段時間，但導航精度會逐漸降低。
設備部分
用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后，即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。
接收機硬件和機內軟件以及GPS 數據的后處理軟件包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。各種類型的接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。
