GPS已經經歷了代和第二代,現在已升級到第三代,以保持其在導航定位系統的霸主地位,從目前來看,GPS是范圍內精度高、覆蓋范圍的導航定位系統。GPS的前身是1958年美國軍方研制的一種子午儀( Transit)定位系統,1964年正式投入使用,該系統用5-6顆組成的星網工作,每天多繞過地球13圈,并且無法給出高度信息,在定位精度方面也不盡如人意。這樣,粗碼精度可達100m,精碼精度為10m。由于預算的壓縮,GPS計劃不得不減少發射數量,改為將18顆分布在互成600的6個軌道上,然而這一方案保障不了的可靠性。
GPS屬于被動式導航系統,在被動式測距系統中,用戶天線只需要接收來自這些的導航定位信號,從而就可測得用戶天線至的距離或距離差。GPS實時差分定位的原理是在已有的地心坐標點上安放GPS接收機(稱為基準站),利用已知的地心坐標和星歷計算GPS觀測值的校正值,并通過無線電通信設備(稱為數據鏈)將校正值發送給運動中的GPS接收機(稱為流動站)。目前,美國正致力于進一步改善整個系統的功能,如通過間的相互跟蹤來確定軌道,以減少對地面監控系統的依賴程度,增強系統的自主性。
流動站利用校正值對自己的GPS觀測值進行修正,以消除上述誤差,從而提高實時定位精度。GPS動態差分方法有多種,主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實時差分(RTK)和廣域差分等。但單程測距要求與用戶接收機的時鐘同步。如果兩個時鐘不同步,那么在所測量的傳播時間中,除了因至用戶接收機之間距離所引起的傳播延遲之外,還包含了兩個時鐘的鐘差。要達到與用戶時鐘同步,在實際工作中很難做到,但可通過適當方法解決。目前,美國正致力于進一步改善整個系統的功能,如通過間的相互跟蹤來確定軌道,以減少對地面監控系統的依賴程度,增強系統的自主性。