GPS已经经历了代和第二代,现在已升级到第三代,以保持其在导航定位系统的霸主地位,从目前来看,GPS是范围内精度高、覆盖范围的导航定位系统。GPS的前身是1958年美国军方研制的一种子午仪( Transit)定位系统,1964年正式投入使用,该系统用5-6颗组成的星网工作,每天多绕过地球13圈,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。这样,粗码精度可达100m,精码精度为10m。由于预算的压缩,GPS计划不得不减少发射数量,改为将18颗分布在互成600的6个轨道上,然而这一方案保障不了的可靠性。
GPS属于被动式导航系统,在被动式测距系统中,用户天线只需要接收来自这些的导航定位信号,从而就可测得用户天线至的距离或距离差。GPS实时差分定位的原理是在已有的地心坐标点上安放GPS接收机(称为基准站),利用已知的地心坐标和星历计算GPS观测值的校正值,并通过无线电通信设备(称为数据链)将校正值发送给运动中的GPS接收机(称为流动站)。目前,美国正致力于进一步改善整个系统的功能,如通过间的相互跟踪来确定轨道,以减少对地面监控系统的依赖程度,增强系统的自主性。
流动站利用校正值对自己的GPS观测值进行修正,以消除上述误差,从而提高实时定位精度。GPS动态差分方法有多种,主要有位置差分、伪距差分( RTD)、载波相位实时差分(RTK)和广域差分等。但单程测距要求与用户接收机的时钟同步。如果两个时钟不同步,那么在所测量的传播时间中,除了因至用户接收机之间距离所引起的传播延迟之外,还包含了两个时钟的钟差。要达到与用户时钟同步,在实际工作中很难做到,但可通过适当方法解决。目前,美国正致力于进一步改善整个系统的功能,如通过间的相互跟踪来确定轨道,以减少对地面监控系统的依赖程度,增强系统的自主性。