GPS由工作卫星、地面监控系统和用户设备3部分组成。

1）地面监控系统

在GPS接收机接收到的卫星广播星历中，包含有描述卫星运动及其轨道的参数，而每颗卫星的广播星历是由地面监控系统提供的。地面监控系统包括1个主控站、3个注入站和5个监测站，其分布位置如图8.2所示。

图8.2　地面监控系统分布图

1个主控站位于美国本土科罗拉多·斯平士的联合空间执行中心；3个注入站分别位于大西洋的阿松森群岛、印度洋的迪戈加西亚和太平洋的卡瓦加兰3个美国军事基地上；5个监测站除了位于1个主控站和3个注入站以外，还在夏威夷设立了1个监测站。地面监控系统的功能如下：

（1）监测站

监测站是在主控站直接控制下的数据自动采集中心，站内设有双频GPS接收机、高精度原子钟、气象参数测试仪和计算机等设备。其任务是完成对GPS卫星信号的连续观测，搜集当地的气象数据，观测数据经计算机处理后传送给主控站。

（2）主控站

主控站除协调和管理所有地面监控系统的工作外，还进行下列工作：

①根据本站和其他监测站的观测数据，推算编制各卫星的星历、卫星钟差和大气层的修正参数，并将这些数据传送到注入站；

②提供时间基准，各监测站和GPS卫星的原子钟均应与主控站的原子钟同步，或测量出其间的钟差，并将这些钟差信息编入导航电文，送到注入站；(www.daowen.com)

③调整偏离轨道的卫星，使之沿预定的轨道运行；

④启动备用卫星，以替换失效的工作卫星。

（3）注入站

注入站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器中，并监测注入信息的正确性。

除主控站外，整个地面监控系统均为无人值守。

2）用户设备

用户设备包括GPS接收机和相应的数据处理软件。GPS接收机由接收天线、主机和电源组成。随着电子技术的发展，现在的GPS接收机已高度集成化和智能化，实现了接收天线、主机和电源的一体化，并能自动捕获卫星并采集数据。图8.3为南方测绘公司生产的NGS 9600测地型单频静态GPS接收机。

GPS接收机的任务是捕获卫星信号，跟踪并锁定卫星信号，对接收的信号进行处理，测量出测距信号从卫星传播到接收机天线的时间间隔，译出卫星广播的导航电文，实时计算接收机天线的三维坐标、速度和时间。

按用途的不同，GPS接收机分为导航型、测地型和授时型；按使用的载波频率不同，GPS接收机分为单频接收机（用1个载波频率L1）和双频接收机（用2个载波频率L1，L2）。本章只简要介绍测地型GPS接收机的定位原理和测量方法。

图8.3　9600静态GPS接收机