工程测量

GPS 定位系统主要由空间星座、地面控制站和用户接收机 3 个子系统构成。

空间星座由 27 颗卫星组成（24 颗工作+3 颗备用），分布在 6 个近圆轨道面，每面 4 颗；轨道倾角 $55^\circ$，升交点赤经相差 $60^\circ$，同轨升交角距相差 $90^\circ$。平均高度约 $20\,200\,\mathrm{km}$，周期约 11 小时 58 分；地平线以上最少 4 颗、最多约 11 颗。

地面监控含 1 个主控站、3 个注入站与 5 个监控站。主控站算星历、钟差与大气参数并管理系统时间；注入站向卫星上注导航电文；监控站连续跟踪卫星并回传数据与气象信息。卫星载有多套原子钟，稳定度约 $10^{-12}\sim 10^{-13}$。

用户设备核心是 GPS 信号接收机，一般由主机、天线与电源组成，可跟踪卫星、测传播时间、解码导航电文并求三维位置、速度与时间。按用途分导航型、大地型、授时型；按频率分单频 $L_1$ 与双频 $L_1,L_2$。

单频接收机相对定位精度可达约 $5\,\mathrm{mm}+1\,\mathrm{mm/km}\cdot D$（$D$ 为基线长），适合约 $10\,\mathrm{km}$ 内；双频可同时接收两载波，适合更大范围，精度更高但设备更复杂昂贵。观测数据需专用软件后处理求三维坐标。