GPS是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24颗卫星分布在高度为两万km的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星，在地球上任何一点、任何时刻都可以同时接收到来自4颗卫星的信号。也就是说，GPS的卫星所发射的空间轨道信息覆盖着整个地球表面。

（一）GPS的组成

GPS由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统，如图13-13所示。

1.空间卫星系统

空间卫星系统由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成，轨道平面相对于赤道平面的倾角为55°，轨道平面间距60°。在每一轨道平面内，各卫星的间隔为90°。GPS空间卫星的这种分布方式如图13-14所示，可以保证在地球上的任何地点、任何时间都能观测到4颗以上的卫星（最多可以看到11颗卫星），从而提供全球范围从地面到两万km高空间任一载体的三维位置、三维速度和系统时间信息。

图13-13　GPS系统的组成　

图13-14　GPS卫星分布

2.地面监控系统

地面监控系统由均匀分布在美国本土和三大洋的美国基地上的5个监测站、一个主控站和3个注入站构成。该系统的功能是：对空间卫星系统进行监测、控制，并向每颗卫星注入更新的导航电文。

3.用户接收系统

用户接收系统主要由以无线电传感和计算机技术支撑的GPS卫星接收机和GPS数据处理软件构成。该系统用于接收GPS卫星发射信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，再通过数据处理完成导航和定位。

（二）GPS的特点

GPS的问世标志着电子导航技术发展到了一个更加辉煌的时代。GPS系统与其他导航系统相比，主要特点是以下几个方面：(www.daowen.com)

（1）全球地面连续覆盖。由于GPS卫星数目较多且分布合理，所以在地球上任何地点均可连续、同步地观测到至少4颗卫星，从而保障了全球、全天候连续实时导航与定位的需要。

（2）功能多、精度高。GPS可为各类用户连续地提供高精度的三维位置、三维速度和时间信息。

（3）实时定位速度快。目前GPS接收机的一次定位和测速工作在1 s，甚至更少的时间内便可完成，这对高动态用户来讲尤其重要。

（4）抗干扰性能好、保密性强。由于GPS系统采用了伪码扩频技术，因而GPS卫星所发送的信号具有良好的抗干扰性和保密性。

（5）GPS接收机是被动式全天候系统。该系统只收信号、不发信号，故不受卫星系统和地面控制系统的控制。此外，用户数量也不受限制。

目前，GPS系统主要应用于车辆监控、车辆导航、货物跟踪等领域。

（三）GPS在物流领域中的应用

GPS定位技术的出现给车辆、轮船、火车等交通运输工具的导航与跟踪提供了准确、实时的定位功能。

1.出行路线规划

GPS可以提供自动规划和人工设计的路线，也能提供信息查询，查询资料可以文字、语言及图像的形式显示，并在电子地图上显示其位置。

2.车辆导航与跟踪

通过车载GPS，驾驶员通过显示屏及时查看车辆的有关信息，如经度、纬度、速度、航向等，同时车载电台将定位信息发送给车辆监控中心。若车辆出现紧急情况，司机启动报警装置，在监控中心即可显示出车辆情况、出事地点、车辆人员等信息，从而实现对重要车辆和货物进行跟踪运输，也可以帮助追踪失窃车辆。

3.交通指挥

装备了GPS的公共交通工具，通过GPS可以随时明确自己的位置，而且通过通讯装置把信息传递到交通指挥中心，监控中心将这些信息显示出来用以分析，并用文字、语言等对车辆进行调度指挥，实现交通的实时监控和进行高效的交通指挥、调度。

GPS还应用在安全保障、车辆智能调度系统等方面。例如，可在银行运钞车辆上安装GPS车载系统，为银行客户定制车门锁状态监控、运钞车车厢内部图像采集等特殊功能，保障运钞车辆的安全。