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GPS全球定位系統（ Global Positioning System - GPS ）是美國從本世紀 70 年代開始研制，歷時 20 年，耗資200億美元，于1994 年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位實時三維導航與定位能力的新一代衛星導航與定位系統。早期僅限于軍方使用，由美國國防部 ( Depart of Defense ， DoD) 所計劃發展，其目的針對軍事用途，例如戰機、船艦、車輛、人員、攻擊標的物的精確度定位等。 時至今日， GPS 早已開放給民間做為定位使用，這項結合太空衛星與通訊技術的科技，在民間市場已正在蓬勃的展開，除了能提供精確的定位之外，對于速度、時間、方向及距離亦能準確的提供訊息，運用的范圍相當廣泛。 一、 GPS 是什么 全球定位系統屬于美國第二代衛星導航系統。是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，它采納了子午儀系統的成功經驗。和子午儀系統一樣，全球定位系統由空間部分、地面監控部分和用戶接收機三大部分組成。該系統的空間部分使用 24 顆高度約 2.02 萬千米的衛星組成衛星星座。 21+3 顆衛星均為近圓形軌道，運行周期約為 11 小時 58 分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為 55 度。衛星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（ DOP ）。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。 GPS 衛星已發展至 Block II 型式的定位衛星， 由 Rockwell International 制造，在軌道上重量約 1,900 磅，太陽能接收板長度約 17 呎，于 1994 年完成第 24 顆衛星的發射。因此目前太空中有 24 顆 GPS 衛星可供定位運用，繞行地球一周需 12 恒星時，每日可繞行地球 2 周，這也就是說，不論任何時間，任何地點，至少有 4 顆以上的衛星出現在我們的上空。 目前全球有五個地面衛星監控站，分布于夏威夷、亞森欣島、迪亞哥加西亞、瓜加林島、科羅拉多泉，這些衛星地面控制站，同時監控 GPS 衛星的運作狀態及它們在太空中的精確位置，主地面控制站更負責傳送衛星瞬時常數 (Ephemera's Constant) 及時脈偏差 (Clock Offsets) 的修正量，再由衛星將這些修正量提供給 GPS 接收器做為定位運用。 二 、 GPS 的發展 1957 年由蘇聯發射的史波尼克 (Sputnik) 人造衛星，它是人類歷史上的第一顆人造衛星，至第二次大戰時，美國麻省理工學院無線電實驗室成功的開發了精密導航系統，以利用陸地上的無線電基地臺為架構，計算無線電波長及電波到達的時間并以三角定位法計算出自己所在的位置，以當時的技術來說，雖然誤差到達一公里以上，但在當時的運用卻是相當廣泛。 當蘇聯成功的發射第一顆人造衛星時，美國約翰霍普金斯大學 (John Hopkims Univer--sity) 展示了可以由人造衛星的無線電訊號的杜卜勒移動現象來定出個別的衛星運行軌道參數，雖然這只是邏輯上的一點小進展，但假如我們能夠得到衛星運行軌道參數，那么我們就能計算出在地球上的位置。 1960 ~ 1970 年之間，美國和蘇聯開始研究利用軍事衛星來做導航用途，到了 1974 年，軍方對 GPS 做 了整合，即是我們現在所熟知的 Navstar 系統。 1980 年代后期開始，所有 Navstar 系統的商業運用均歸美國海岸防衛隊負責，現在 GPS 已和地面基地臺為架構的 LORAN 和OMEGA 無線電導航系統結合，成為美國國家導航信息服務的一環。 GPS 實施計劃共分三個階段： 第一階段為方案論證和初步設計階段。從 1973 年到 1979 年，共發射了 4 顆試驗衛星。研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。 第二階段為全面研制和試驗階段。從 1979 年到 1984 年，又陸續發射了 7 顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明， GPS 定位精度遠遠超過設計標準。 第三階段為實用組網階段。 1989 年 2 月 4 日第一顆 GPS 工作衛星發射成功，表明 GPS 系統進入工程建設階段。 1993 年底實用的 GPS 網即（ 21+3 ） GPS 星座已經建成，今后將根據計劃更換失效的衛星。 全球定位系統具有性能好、精度高、應用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓， 目前已遍及國民經濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。經近 10 年我國測繪等部門的使用表明， GPS 以全天候、高精度、 自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，并成功地應用于大地測量、工程測量、航空攝影測量、運載工具導航和管制、地殼運動監測、工程變形監測、資源勘察、地球動力學等多種學科，從而給測繪領域帶來一場深刻的技術革命。

回答者：as100hi12016-05-31 00:00