全球定位系统（GPS）包括三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。

图5-18　GPS卫星星座

（一）空间星座部分

全球定位系统的空间卫星星座由24颗卫星组成，其中包括21颗工作卫星和3颗随时可以启用的备用卫星。如图5-18所示，卫星分布在6个轨道面内，每个轨道面上均匀分布有4颗卫星。卫星轨道平面相对地球赤道面的倾角约为55°，各轨道平面升交点的赤经相差60°。在相邻轨道上，卫星的升交距角相差30°。轨道平均高度约为20°200km，卫星运行周期为11小时58分。因此，同一观测站上，每天出现的卫星分布图形相同，只是每天提前约4分钟。每颗卫星每天约有5个小时在地平线以上，同时位于地平线以上的卫星数目，随时间和地点的不同而异，最少为4颗，最多可达11颗。在GPS系统中，GPS卫星的基本功能如下。

（1）接收和储存由地面监控站发来的导航信息，接收并执行监控站的控制指令。

（2）向广大用户连续发送定位信息。

（3）卫星上设有微处理机，进行部分必要的数据处理工作。

（4）通过星载的高精度铯钟和铷钟提供精密的时间标准。

（5）在地面监控站的指令下，通过推进器调整卫星的姿态和启用备用卫星。

（二）地面监控部分

地面监控系统为确保GPS系统的良好运行发挥了极其重要的作用。目前主要由分布在全球的5个地面站所组成，其中包括主控站、卫星监测站和信息注入站。(www.daowen.com)

1.主控站

主控站一个，设在美国本土科罗拉多州斯本斯空间联合执行中心。主控站除协调和管理地面监控系统的工作外，其主要任务是根据本站和其他监测站的所有跟踪观测数据，计算各卫星的轨道参数、钟差参数以及大气层的修正系数，编制成导航电文并传送至各注入站；主控站还负责调整偏离轨道的卫星，使之沿预定轨道运行。必要时启用备用卫星以代替失效的工作卫星。

2.监测站

监测站是在主控站控制下的数据自动采集中心。全球现有的5个地面站均具有监测站的功能。其主要任务是为主控站提供卫星的观测数据。每个监测站均用GPS接收机对可见卫星进行连续观测，以采集数据和监测卫星的工作状况，所有观测数据连同气象数据传送到主控站，用以确定卫星的轨道参数。

3.注入站

三个注入站分别设在南大西洋的阿松森群岛、印度洋的狄哥伽西亚岛和南太平洋的卡瓦加兰岛。其主要任务是在主控站的控制下，将主控站推算和编制的卫星星历、钟差、导航电文和其他控制指令等，注入相应卫星的存储系统，并监测注入信息的正确性。

整个GPS的地面监控部分，除主控站外均无人值守。各站间用现代化的通信网络联系起来，在原子钟和计算机的精确控制下，各项工作实现了高度的自动化和标准化。

（三）用户设备部分

用户设备的主要任务是接受GPS卫星发射的无线电信号，以获得必要的定位信息及观测量，并经数据处理而完成定位工作。

GPS用户设备部分主要包括GPS接收机及其天线，微处理器及其终端设备以及电源等。其中接收机和天线，是用户设备的核心部分，一般习惯上统称为GPS接收机。

随着GPS定位技术的迅速发展和应用领域的不断开拓，世界各国对GPS接收机的研制与生产都极为重视。世界上GPS接收机的生产厂家约有数百家，型号超过数千种，而且越来越趋于小型化，便于外业观测。目前，各种类型的GPS测地型接收机用于精密相对定位时，其双频接收机精度可达5mm+10-6·D，单频接收机在一定距离内精度可达10mm+2×10-6·D，用于差分定位其精度可达分米级至厘米级。