GPS（全球定位系统）是一种基于卫星的导航系统。它向位于地球表面上或附近任何位置的 GPS 接收器提供基于时间和位置的信息。 GPS 可在所有天气条件下工作，前提是与 4 颗或更多 GPS 卫星进行无障碍视线通信。 GPS 由美国空军管理。
GPS 独立于用户的互联网连接或电话信号运行。然而，它们的存在提高了 GPS 定位的有效性。 GPS 最初是由美国政府为军事目的而开发的，但目前，任何拥有 GPS 接收器的人都可以接收来自 GPS 卫星的无线电信号。
笔记：
- 最初当 GPS 被开发用于军事用途时，有 24 颗 GPS 卫星每 12 小时在 20、180 公里的高度绕地球运行。
- 4 颗 GPS 卫星位于 6 个轨道中的每一个，彼此之间的方向为 60 度。这些轨道平面不相对于任何恒星旋转。
- 后来，卫星数量增加到32颗，以提高定位精度。
- 任何 GPS 接收器的定位都是通过飞行时间测量完成的。
- GPS 接收器视线内的卫星数量越多，确定接收器位置的精度就越高。
GPS如何工作？
在任何时刻，至少有 4 颗 GPS 卫星在地球上接收器的视线范围内。这些 GPS 卫星中的每一个都在固定的规则时刻向 GPS 接收器发送有关其位置和当前时间的信息。该信息以信号的形式传输到接收器，然后被接收器设备截获。这些信号是以光速传播的无线电信号。 GPS 接收器和卫星之间的距离是通过找到 GPS 卫星发送信号的时间与 GPS 接收器接收信号的时间之间的差来计算的。
一旦接收器接收到来自至少三颗卫星的信号，接收器就会使用三边测量过程指向其位置。 GPS 需要至少 3 颗卫星来计算二维位置（地图上的纬度和经度）。在这种情况下，GPS 接收器假定它位于平均海平面。但是，它至少需要 4 颗卫星才能找到接收器的 3-D 位置（纬度、经度和高度）。
什么是三边测量？
三边测量是根据球体的交点确定您的位置的过程。当接收器接收到来自其中一颗卫星的信号时，它会考虑卫星位于球体中心的 3D 球体来计算其与卫星的距离。一旦接收器对其他 3 颗 GPS 卫星执行相同操作，接收器就会继续寻找 3 个球体的交点以计算其位置。
一旦计算出接收器的位置，GPS 设备就可以轻松计算：
- 日出日落时间
- 速度
- 追踪
- 到目的地的距离
GPS 接收器。
GPS面临的技术挑战：
- 单个卫星和 GPS 接收器之间的时间同步
- 实时更新 GPS 卫星的准确位置
- 精确测量飞行时间
- 干扰其他信号
时间同步：
- 每颗 GPS 卫星都配备了一个原子钟，以保持时间更新和准确。为了在接收器上更新和提供精确的计时，接收器使用第四颗 GPS 卫星来保持其计时准确。通过原子钟保持接收机和GPS卫星的定时，接收机可以计算出准确的时差。
GPS 卫星由地面站不断管理以解决时间同步问题。
时间同步超精度的意义：
- 电磁辐射以光速传播。位置精度与时间测量成正比，因为速度*时间=距离，因此，由于光速大，即使时间计算上的微小偏差也会造成距离的巨大差异。
实时更新卫星的确切位置。
- 这是通过监测来自许多广泛分布的地面系统的卫星来完成的。
- 主站分析所有测量结果并传输每颗卫星的实际位置。
差分GPS[DGPS]
DGPS 是对 GPS 的改进，可提供更高的定位精度
在职的：
- 也称为基站的 GPS 接收器必须安装在精确已知的位置
- 基站接收器根据卫星信号计算其位置，并将其位置与已知位置进行比较
- 将两个位置之间的差异应用于 GPS 接收器记录的数据
- 提供亚米到厘米范围的位置精度
DGPS 使用固定地面站网络来广播 GPS 卫星系统指示的位置与已知固定位置之间的差异。这些站广播测得的卫星伪距和实际伪距之间的差异，接收站可以将它们的伪距校正相同的量。
参考：
- 物理网
- 维基百科