GPS定位技術主講教師：尹輝增全球四大衛星定位系統美國GPS：由美國國防部于20世紀70年代初開始設計、研制，于1993年全部建成。1994年，美國宣布在10年內向全世界免費提供GPS使用權，但美國只向外國提供低精度的衛星信號。據信該系統有美國設置的“后門”，一旦發生戰爭，美國可以關閉對某地區的信息服務。歐盟“伽利略”：1999年，歐洲提出計劃，準備發射30顆衛星，組成“伽利略”衛星定位系統。俄羅斯“格洛納斯”：尚未部署完畢。始于上世紀70年代，需要至少18顆衛星才能確保覆蓋俄羅斯全境；如要提供全球定位服務，則需要24顆衛星。中國“北斗”：2003年我國北斗一號建成并開通運行，不同于GPS，“北斗”的指揮機和終端之間可以雙向交流。2008年5月12日四川大地震發生后，北京武警指揮中心和四川武警部隊運用“北斗”進行了上百次交流。北斗二號系列衛星將進入組網高峰期，預計在2015年形成由三十幾顆衛星組成的覆蓋全球的系統。基礎技術研究階段（1938-1973）基礎技術研究1954-1956扎奇里亞斯與松下公司制作出第一個自足式便攜原子鐘1957麻省理工學院開始研究衛星跟蹤項目1961航空公司開始了GPS系統的發展工作，用于滿足軍事需要1958年美國開始研制衛星定位系統（子午儀系統）（Transit）計劃實施發展階段（1973-1993）

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星座已經建成技術發展成熟階段（1994-2008）

國內GPS民用方面發展1/6陸地運輸海洋運輸建筑采礦農業電力系統民用航空通信醫療應用測繪科研家電主要民用范圍紙質地圖SayGoodbye

2006年廉價PND方案發布，各大硬件廠商的生產成本得到了更好的控制，PND的價格由原來的天價慢慢走下神壇，給了普通消費者選擇的機會，增加了GPS的普及速度。

全覆蓋地圖的發布從根本上解決了GPS行業發展的一大瓶頸，解決了GPS普及上的難題。國內GPS民用方面發展2/6

2007年GPS井噴式發展，移動導航在非智能手機上的應用使產業的發展速度成幾何級增長。截止至07年底，市場上出現的GPS品牌多達千余，除了諾基亞、摩托羅拉這樣的手機巨頭和專注與此產業的GARMIN任我游、新科等知名品牌外，其他小作坊品牌更是多如牛毛。國內GPS民用方面發展3/6GPS市場品牌、產品魚龍混雜國內GPS民用方面發展4/6

2008年GPS市場的復合增長率達到34.3％，其中GPS手機成為增長速度最快的部分消費人群也由高端車主逐漸延伸到中低端，這主要得益于消費者對于GPS帶來方便的認知度越來越高，同時一些大品牌主流機型的價格下調也成為銷量增長的主要推動力。

TD-SCDMA--3G標準試運行

GPS產品定位不再局限于導航功能，除了具備衛星同步精確定位、最佳路徑搜索、同步語音導航、生活資訊查詢等功能和城市地圖精準導航之外，還會集移動電視、視頻播放和電子相冊等娛樂功能，并融入了藍牙免提、倒車后視、TMC、電子狗、WIFI等實用功能于一身。國內GPS民用方面發展5/6功能更加多樣，產品更加實用——挑戰與機遇并存。

2009年GPS市場來說，一直處在一種“半沉睡”的狀態，與前兩年所出現的“井噴”現象擦肩而過。低價擾市和盜版地圖橫行成為阻礙GPS市場正常發展的隱患。

2009年，包括燃油稅改革，汽車產業調整和振興規劃、購置稅減半、汽車下鄉、汽車報廢補貼、汽車以舊換新等一系列鼓勵汽車消費利好政策的密集出臺，帶動上半年汽車銷量增長。GPS地圖數據發展迅猛，硬件逐步提高，擴展功能更加多元化。

國內GPS民用方面發展6/6GPS基礎概念坐標系統時間系統GPS衛星星歷導航電文和衛星信號GPS接收機的類型與工作原理GPS坐標系統

坐標系統是由坐標原點位置、坐標軸指向和尺度所定義的.在GPS定位中，通常采用兩類坐標系統：一類是在空間固定的坐標系，另一類是與地球體相固聯的坐標系統. 坐標系原點一般取地球質心，而坐標軸的指向具有一定的選擇性，為了使用上的方便，國際上都通過協議來確定某些全球性坐標系統的坐標軸指向，這種共同確認的坐標系稱為協議坐標系. 為了確定用戶接收機的位置，GPS衛星的瞬時位置通常應化算到統一的地球坐標系統.GPS時間系統

在天文學和空間科學技術中，時間系統是精確描述天體和衛星運行位置及其相互關系的重要基準，也是利用衛星進行定位的重要基準。 為精密導航和測量需要，全球定位系統建立了專用的時間系統，由GPS主控站的原子鐘控制。 GPS時屬于原子時系統，秒長與原子時相同，但與國際原子時的原點不同，即GPST與IAT在任一瞬間均有一常量偏差。IAT-GPST=19s，GPS時與協調時的時刻，規定在1980年1月6日0時一致，隨著時間的積累，兩者的差異將表現為秒的整數倍GPS時間系統 在GPS衛星定位中，時間系統的重要性表現在：GPS衛星作為高空觀測目標，位置不斷變化，在給出衛星運行位置同時，必須給出相應的瞬間時刻。例如當要求GPS衛星的位置誤差小于1cm，則相應的時刻誤差應小于2.610-6s。準確地測定觀測站至衛星的距離，必須精密地測定信號的傳播時間。若要距離誤差小于1cm，則信號傳播時間的測定誤差應小于310-11sGPS衛星軌道

衛星軌道在GPS定位中的意義: 衛星在空間運行的軌跡稱為軌道，描述衛星軌道位置和狀態的參數稱為軌道參數。

1.衛星作為位置已知的高空觀測目標，在進行絕對定位時，衛星軌道誤差將直接影響用戶接收機位置的精度； 2.在相對定位時，當基線較長或精度要求較高時，軌道誤差影響不可忽略。

3.為了制訂GPS測量的觀測計劃和便于捕獲衛星發射的信號，也需要知道衛星的軌道參數。GPS衛星星歷

衛星星歷是描述衛星運動軌道的信息，是一組對應某一時刻的軌道根數及其變率。 根據衛星星歷可以計算出任一時刻的衛星位置及其速度，GPS衛星星歷分為預報星歷和后處理星歷。外推的星歷實時提供精度不高計算后所得星歷事后提供精度較高，達分米GPS衛星信號

關于GPS衛星信號 GPS衛星所發射信號包括載波信號、P碼（或Y碼）、C/A碼和數據碼（或D碼）等多種信號分量，而其中P碼和C/A碼統稱為測距碼。 GPS衛星信號的產生、構成和復制等，都涉及到現代數字通信理論和技術方面的復雜問題。GPS衛星信號的測距碼

碼的概念 在現代數字通信中，廣泛使用二進制數（0和1）及其組合，來表示各種信息。表達不同信息的二進制數及其組合，稱為碼。一位二進制數叫一個碼元或一比特。比特為碼和信息量的度量單位。 如果將各種信息例如聲音、圖象和文字等通過量化，并按某種預定規則，表示成二進制數的組合形式，則這一過程稱為編碼。 在二進制數字化信息的傳輸中，每秒傳輸的比特數稱為數碼率，表示數字化信息的傳輸速度，單位為bit/s。GPS衛星信號的測距碼

隨機噪聲碼 既然碼是用以表達各種信息的二進制數的組合，是一組二進制的數碼序列，則這一序列就可以表達成以0和1為幅度的時間函數。 假設一組碼序列u(t)，對某一時刻來說，碼元是0或1完全是隨機的，但出現的概率均為1/2。這種碼元幅度的取值完全無規律的碼序列，稱為隨機碼序列（或隨機噪聲碼序列）。它是一種非周期性序列，無法復制，但其自相關性好。而相關性的好壞，對提高利用GPS衛星碼信號測距精度，極其重要。GPS衛星信號的測距碼

偽隨機噪聲碼 盡管隨機碼具有良好的自相關性，但卻是一種非周期序列，不服從任何編碼規則，實際中無法復制和利用。 GPS采用了一種偽隨機噪聲碼（PseudoRandomNoice——PRN）簡稱偽隨機碼或偽碼。它的特點是：具有隨機碼的良好自相關性，又具有某種確定的編碼規則，是周期性的，容易復制。GPS衛星信號的測距碼

C/A碼

C/A碼：用于粗測距和捕獲GPS衛星信號的偽隨機碼。它是由兩個10級反饋移位寄存器組合而產生。 C/A碼的碼元寬度大，假設兩序列的碼元對齊誤差為為碼元寬度的1/10~1/100，則相應的測距誤差為29.3~2.93m。由于精度低，又稱粗碼。GPS衛星信號的測距碼

P碼

P碼是衛星的精測碼，碼率為10.23MHZ，產生的原理與C/A碼相似，但更復雜。發生電路采用的是兩組各由12級反饋移位寄存器構成。 P碼的周期長，267天重復一次。P碼的捕獲一般是先捕獲C/A碼，再根據導航電文信息，捕獲P碼。由于P碼的碼元寬度為C/A碼的1/10，若取碼元對齊精度仍為碼元寬度的1/100，則相應的距離誤差為0.29m，僅為C/A碼的1/10，故P碼稱為精碼。 P碼是專為軍用！GPS衛星導航電文

GPS衛星的導航電文，是用戶用來定位和導航的數據基礎。 導航電文包含有關衛星的星歷、衛星工作狀態、時間系統、衛星鐘運行狀態、軌道攝動改正、大氣折射改正和由C/A碼捕獲P碼等導航信息。導航電文又稱為數據碼（或D碼）。 導航電文也是二進制碼，依規定格式組成，按幀向外播送。每幀電文含有1500比特，播送速度50bit/s，每幀播送時間30s。GPS衛星導航電文

導航電文的格式：123451234567891030s6s0.02s0.6s子幀4、5各含25頁一個子幀一個字碼一個主幀一個頁面GPS衛星導航電文

一幀導航電文的內容TLWHOW數據塊—1時鐘修正參數TLWHOW數據塊—2星歷表TLWHOW數據塊—2星歷表繼續TLWHOW數據塊—3衛星歷書等TLWHOW數據塊—3衛星歷書等子幀1一個子幀6s長，10個字，每字30比特1幀30s1500比特子幀3子幀4子幀5子幀2GPS衛星信號的載波和調制

GPS衛星信號包含三種信號分量：載波、測距碼和數據碼。信號分量的產生都是在同一個基本頻率f0=10.23MHz的控制下產生，GPS衛星信號示意圖如下基本頻率10.23MHzL1載波1575.42MHzL2載波1227.60MHzC/A碼1.023MHzP碼10.23MHzP碼10.23MHz數據碼50BPS數據碼50BPS15412010204600GPS衛星信號的載波和調制

衛星取L波段的兩種不同電磁波頻率為載波:

L1載波頻率為1575.42MHz，波長為19.03cm；L2載波頻率為1227.60MHz，波長為24.42cm。

L1載波上，調制有C/A碼、P碼（或Y碼）和數據碼；L2載波上，只調制有P碼（或Y碼）和數據碼。 GPS衛星的測距碼和數據碼是采用調相技術調制到載波上，且調制碼的幅值只取0或1。如果碼值取0，則對應的碼狀態取+1；而碼值取1時，對應碼狀態為-1，載波和相應的碼狀態相乘后，即實現了載波的調制。GPS衛星信號的解調

為進行載波相位測量，當用戶接收到衛星發播的信號后，可通過以下兩種解調技術來恢復載波相位。 （1）復制碼與衛星信號相乘：由于調制碼的碼值是用1的碼狀態來表示的，當把接收的衛星碼信號與用戶接收機產生的復制碼，在兩碼同步的條件下相乘，即可去掉衛星信號中的測距碼而恢復原來的載波。 （2）平方解調技術：將接收的衛星信號進行平方，由于處于+1狀態的調制碼經過平方后均為+1，而+1對載波相位不產生影響。故衛星信號平方后，可達到解調目的。GPS接收機

天線前置放大器信號處理器微處理器導航計算機震蕩器用戶信息傳輸數據存儲器外部傳輸電源GPS用戶設備主要包括GPS接收機及其天線、微處理機及其終端設備和電源等。接收機和天線是核心部分，習慣上統稱為GPS接收機。主要功能是接收GPS衛星發射信號，并進行處理，獲取導航電文和必要的觀測量。GPS接收機工作原理 當GPS衛星在用戶視界升起時，接收機能夠捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星，并能夠跟蹤這些衛星的運行；對所接收到的GPS信號，具有變換、放大和處理的功能，以便測量出GPS信號從衛星到接收天線的傳播時間，解譯出GPS衛星所發送的導航電文，實時地計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。 GPS信號接收機不僅需要功能較強的機內軟件，而且需要一個多功能的GPS數據測后處理軟件包。接收機加處理軟件包，才是完整的GPS信號用戶設備。GPS內涵GPS簡史GPS的主要目的GPS構成GPS原理GPS簡史GPS是GlobalPositioningSystem（全球定位系統）的簡稱，中文簡稱為“球位系”。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。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GPS的主要目的 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。GPS構成（1/3）

1.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3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,并能在衛星中預存的導航信息。GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。

GPS構成（2/3）

2.地面控制系統地面控制系統由監測站(MonitorStation)、主控制站(MasterMonitorStation)、地面天線(GroundAntenna)所組成,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(ColoradoSpring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息,并計算衛星星歷、相對距離,大氣校正等數據。

GPS構成（3/3）

3.用戶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，就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。GPS原理1/3

GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS原理2/3

可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數，然后用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛星的信號。GPS原理3/3GPS種類

——按接受機用途分1/41.導航型接收機

此類型主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低(±10m)，有SA影響時為±100m。價格便宜，應用廣泛。根據應用領域不同，還可以進一步分為：車載型——用于車輛導航定位；航海型——用于船舶導航定位；航空型——用于飛機導航定位。要求適應高速運動星載型——用于衛星的導航定位。要求更高。

GPS種類

——按接受機用途分2/42.

測地型接收機測地型接收機主要用于精密大地測量和工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進行相對定位，定位精度高。儀器結構復雜，價格較貴。GPS種類

——按接受機用途分3/43.授時型接收機

這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。

GPS種類

——按接受機用途分4/44.車載GPS

當通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時候，稱為車載GPS,但光有定位還不行，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統中還包含了GSM網絡通訊（手機通訊），通過GSM網絡用短信的方式把衛星定位信息發送到第三方。通過微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現了車載GPS定位。

GPS種類

——按接收機的載波頻率分類>單頻接收機

單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測進行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。>雙頻接收機雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。

GPS種類

——按接收機通道數分類 GPS接收機能同時接收多顆GPS衛星的信號，為了分離接收到的不同衛星的信號，以實現對衛星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據接收機所具有的通道種類可分為：多通道接收機序貫通道接收機多路多用通道接收機

GPS種類

——按接收機工作原理分類1/2碼相關型接收機

碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。平方型接收機 平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調制信號,來恢復完整的載波信號，通過相位計測定接收機內產生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。GPS種類

——按接收機工作原理分類2/2混合型接收機這種儀器是綜合上述兩種接收機的優點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。干涉型接收機這種接收機是將GPS衛星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。

GPS全球定位系統原理GPS定位原理差分GPS測量原理GPS定位原理

GPS絕對定位原理利用GPS進行絕對定位的基本原理，是以GPS衛星和用戶接收機天線之間的距離觀測量為基準，根據已知的衛星瞬時坐標，來確定用戶接收機天線所在的位置。實質是空間距離后方交會。又稱偽距離測量。1、動態絕對定位：當用戶接收設備安置在運動的載體上，確定載體瞬時絕對位置的定位方法；2、靜態絕對定位：當接收機天線處于靜止狀態時，來確定觀測站絕對坐標的方法。由于偽距有測碼偽距和測相偽距之分，所以，絕對定位又可分為測碼偽距絕對定位和測相偽距絕對定位。GPS相對定位原理（差分GPS定位）1/2靜態相對定位：用兩臺接收機分別安置在基線的兩端點，其位置靜止不動，同步觀測相同的4顆以上GPS衛星，確定基線兩端點在協議地球坐標系中的相對位置。采用載波相位觀測量為基本觀測量。優點：精度高。缺點：觀測時間長。

動態相對定位：用兩臺GPS接收機，將一臺接收機安設在基準站上固定不動，另一臺接收機安置在運動的載體上，兩臺接收機同步觀測相同的衛星，通過在觀測值之間求差，以消除具有相關性的誤差，提高定位精度。而運動點位置是通過確定該點相對基準站的相對位置實現的定位方法。

GPS相對定位原理（差分GPS定位）2/2動態相對定位又分以測距碼偽距為觀測值的動態相對定位和以載波相位為觀測值的動態相對定位。1）、測碼偽距相對動態定位，是由安置在基準點的接收機測量出該點到GPS衛星的偽距，利用衛星星歷數據計算出基準站到衛星的距離求差，將差值作為距離改正數傳送給用戶接收機，用戶就得到了一個偽距改正值，可有效地消除或削弱一些公共誤差的影響的方法。2）、載波相位動態相對定位法，是通過將載波相位修正值發送給用戶站來改正其載波相位實現定位的，或是通過將基準站采集的載波相位觀測值發送給用戶站進行求差解算坐標實現定位。其定位精度在小區域范圍內(<30km)可達1-2cm，是一種快速且高精度的定位法。動態相對定位分類靜態相對定位的觀測方程及其解算

GPS觀測誤差對兩個觀測站或多個觀測站同步觀測相同衛星具有較強的相關性，因此，一種簡單有效消除或減弱誤差影響的方法是將這些觀測量進行不同的線性組合。在GPS相對定位中，通常采用的組合方式有三種，即單差、雙差和三差。單差觀測模型

單差(Single-Different-SD)是指不同觀測站，同步觀測相同衛星所得觀測量之差。

分析數據處理過程，測站間求單差的模擬觀測模型具有下列優點。（1）、消除了衛星鐘誤差的影響。（2）、大大削弱了衛星星歷誤差的影響。（3）、大大削弱了對流層折射和電離層折射的影響，在短距離內幾乎可以完全消除其影響。雙差(Doppel-Different-DD)即不同觀測站，同步觀測同一組衛星，所得單差觀測量之差。雙差模型

三差模型三差(Triple-Different-TD)，即于不同歷元，同步觀測同一組衛星所得雙差觀測量之差。三個球面相交理解定位原理

假設某顆衛星在空中的位置為W1，GPS接收機離W1的距離為D1，則接收機必定在以W1為圓心、以D1為半徑的球面上。D1W1

如果同時接收兩顆衛星的信號，則兩個球面相交成一條圓弧，點位被限制在這條曲線上。D1D2W1W2 同理，三個球面相交在一點，即根據3段距離值可確定一點的空間位置（坐標）。D1D2D3W3W1W2差分GPS測量原理

差分GPS根據其系統構成的基準站個數可分為單基準差分、多基準的局部區域差分和廣域差分。而根據信息的發送方式又可分為偽距差分、相位差分及位置差分等。無論何種差分，其工作原理基本相同。是由用戶接收基準站發送的改正數，并對其測量結果進行改正以獲得精密定位結果的。它們的區別在于發送改正數的內容不同，其定位精度不同，差分原理也有所不同。

偽距差分原理

通過在基準站上利用已知坐標求出測站至衛星的距離，并將其與含有誤差的測量距離比較，然后利用一個濾波器將此差值濾波并求出其偏差，并將所有衛星的測距誤差傳輸給用戶，用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后，用戶利用改正后的偽距求出自身的坐標。由于差分定位是利用兩站公共誤差的抵消來提高定位精度，而其誤差的公共性與兩站距離有關，隨著兩站距離的增加，其誤差公共性逐漸減弱。因此，用戶同基準站的距離對定位精度的影響起著決定性作用。位置差分原理

位置差分是一種最簡單的差分方法。安置在已知點基準站上的GPS接收機，經過對4顆或4顆以上的衛星觀測，便可實現定位，求出基準站的坐檔。由于存在著衛星星歷、時鐘誤差、大氣折射等誤差的影響，該坐標與已知坐標(X，Y，Z)不一樣，存在誤差。

基準站利用數據鏈將坐標改正數發送給用戶站，用戶站對其坐標進行改正：

經過坐標改正后的用戶坐標已消除了基準站與用戶站的共同誤差，如衛星星歷誤差、大氣折射誤差、衛星鐘差、SA政策影響等，提高了定位精度。坐標差分的優點是需要傳輸的差分改正數較少，計算方法較簡單，任何一種GPS接收機均可改裝成這種差分系統。其缺點主要為：

(1)要求基準站與用戶站必須保持觀測同一組衛星，由于基準站與用戶站接收機配備不完全相同，且兩站觀測環境也不完全相同，因此難以保證兩站觀測同一組衛星，將導致定位誤差的不匹配，從而影響定位精度。

(2)坐標差分定位效果不如偽距差分好。載波相位差分原理

在測距碼差分GPS中，由于碼結構及測量中隨機噪聲誤差的限制，難以滿足精密定位的要求。而載波相位測量的噪聲誤差大大小于測距碼測量噪聲誤差，在靜態相對定位中已可達10-6-10-8的定位精度。但是，求解整周未知數應進行1-2h的靜止觀測。因此，限制了載波位測量的應用范圍。載波相位差分GPS定位與偽距差分GPS定位原理相類似，其基本原理是：在基準站上安置一臺GPS接收機，對衛星進行連續觀測，并通過無線電設備實時地將觀測數據及測站坐標信息傳送給用戶站；用戶站一方面通過接收機接收GPS衛星信號，同時通過無線電接收設備接收基準站傳送信息，根據相對定位原理進行數據處理，實時地以厘米級的精度給出用戶站三維坐標。單基準站差分GPS(SRDGPS)

單基準站差分GPS是根據一個基準站所提供的差分改正信息對用戶站進行改正的差分GPS系統。該系統由基準站、無線電數據通迅鏈、用戶站三部分組成。

1）基準站在已知點(基準站)上配備GPS衛星信號接收機，并應具備計算差分改正和編碼功能的軟件。

2）無線電數據通風鏈編碼后的差分改正信息是通過無線電通訊設備傳送給用戶的，將這種無線電通訊設備稱為數據通訊鏈，它由基準站上的信號調制器、無線電發射機和發射天線以及用戶站的差分信號接收機和信號解調器組成。

3）用戶站用戶站GPS接收機，用戶站還應有用于接收差分改正數的無數電接收機、信號解調器、計算軟件及相應的接口設備等。優點：結構和算法都較為簡單局部區域差分GPS系統(LADGPS)

在一個較大的區域布設多個基準站，以構成基準站網，位于該區域中的用戶根據多個基準站所提供的改正信息經平差計算后求得用戶站定位改正數，稱局部區域差分GPS系統。改正量方法：

(1)各基準站以標準化的格式發射改正信息，而用戶接收機接收各基準站的改正量，并取其加權（用戶站與基準站的相對位置來確定）平均，作為用戶站的改正數。要求多倍的通信帶寬，效率較低。

(2)根據各基準站的分布，預先在網中構成以用戶站與基準站的相對位置為函數的改正數的加權平均值模型，并將其統一發送給用戶。這種方式不需要增加通信帶寬，是一種較為有效的方法。

優點：可靠性和精度均有所提高，廣域差分GPS系統(WADGPS)

針對單基準差分和區域差分GPS所存在的問題，將觀測誤差按誤差的不同來源劃分成星歷誤差、衛星鐘差及大氣折射誤差來進行改正，以提高差分定位的精度和可靠性。即在一個相當大的區域中用相對較少的基準站組成差分GPS網，各基準站將求得的距離改正數發送給數據處理中心，由數據處理中心統一處理，將各種GPS觀測誤差源加以區分，然后再傳送給用戶的差分方法。廣域差分GPS系統主要對星歷誤差、大氣延時誤差、衛星鐘差誤差的誤差源加以分離，并單獨對每一種誤差源分別進行“模型化”。系統主要由主站、監測站、數據通信鏈和用戶設備組成。廣域差分GPS系統特點

(1)主站、監測站與用戶站的站間距離從100km增加到200km，定位精度不會出現明顯的下降，即定位精度與用戶和基準站(監測站)之間的距離無關。

(2)在大區域內建立廣域差分GPS網比區域GPS網需要的監測站數量少，投資小。例如，在美國大陸的任意地方要達到5米的差分定位精度，使用區域差分GPS方式需要建立500個基準站，而使用廣域差分GPS方式的監測站個數將不超過15個，其經濟效益可見一斑。

(3)廣域差分GPS具有較均勻的精度分布，在其覆蓋范圍內任意地區定位精度大致相當，而且定位精度較區域差分GPS系統高。

(4)廣域差分GPS的覆蓋區域可以擴展到區域差分GPS不易作用的地域，如海洋、沙漠、森林等。

(5)廣域差分GPS系統使用的硬件設備及通信工具昂貴，軟件技術復雜，運行和維持費用較區域差分GPS高得多。

經過20余年的實踐證明，GPS系統是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。GPS技術已經發展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業。GPS的應用GPS在交通運輸中的應用GPS在公安工作中的應用GPS在軍事上的應用GPS在生活上的應用GPS的其他應用GPS在交通運輸中的應用1/2GPS在道路工程中的應用主要用于建立各種道路工程網及測定航測外控點等，如滬寧、滬杭告訴公路的上海段就是利用GPS建立了首級控制網，然后用常規方法布設導線加密.也應用于特大橋梁的控制測量中，如在江陰長江大橋的建設中，首先用常規方法建立了高精度邊角網，然后利用GPS對該網進行檢測.GPS在交通運輸中的應用2/2車輛跟蹤提供出行路線規劃和導航信息查詢話務指揮緊急援助GPS在汽車導航和交通管理中的應用三維導航：GPS的首要功能，為船舶,汽車,飛機等運動物體進行定位導航。船舶遠洋導航和進港引水飛機航路引導和進場降落汽車自主導航地面車輛跟蹤和城市智能交通管理GPS在公安工作中的應用

將跟蹤定位、報警、監控、指揮調度系統融為一體，形成現代化、動態化的公安通信指揮系統 采用GPS技術裝備了定位追蹤報警指揮系統和部分巡邏警車，建立警用移動目標衛星定位指揮系統 金融保衛部門中建立了運鈔車等運動目標和金庫等固定目標的衛星定位跟蹤監控系統，提高了處理突發事件的快速反應能力GPS在軍事上的應用1.GPS在海灣戰爭中的應用2.GPS應用于B-52、F-163.精確標定戰場重點設施的位置4.用于空戰指揮和控制5.GPS用于地面部隊6.用于掃雷GPS在生活上的應用教育應用地圖坐標網格比例尺方位GPS原理地理實察結合GIS結合RS系統地理區域/世界地理游戲學習小區制圖

空間分析

鄉土教育

環境教育驗證影像判釋導航

資料收集與展示地點型學習數據庫整合應用導航系統

學習導覽系統小區安全

生態調查

歷史古跡調查

校園環境調查GLOBE計劃

土地覆蓋調查輔助地形氣候解說多媒體數據庫

旅行日志大地尋寶

獵點計劃

玉米田迷宮

生活圈制圖

旅行圖創作GPS在生活上的應用個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集成一體）GPS在生活上的應用人身安全系統應用 科技業者研發出GPS智慧鞋(350$，將2"*3"的芯片裝置在鞋底，方便追蹤穿著鞋子的主人目前的行蹤)。GPS的其他應用1/2電力，郵電，通訊等網絡的時間同步準確時間的授入準確頻率的授入獲得氣象數據GPS用于救援，緊急救生GPS用于森林防火GPS用于地震預報GPS用于大壩及地面沉降的監測個人旅游及野外探險GPS的其他應用2/2各種等級的大地測量，控制測量道路和各種線路放樣水下地形測量地殼形變測量，大壩和