[科普中国]-GPS用户段

GPS用户段（GPS user segment）指各种GPS 用户终端，其主要功能是接收卫星信号，提供用户所需要的位置、速度和时间等信息。GPS用户段包括所有军用和民用GPS接收机（又称导航仪），可以安装在卫星、飞机、舰船、坦克、潜艇、汽车、卡车、武器以及士兵装备中。

简介GPS用户段（GPS user segment）指各种GPS 用户终端，其主要功能是接收卫星信号，提供用户所需要的位置、速度和时间等信息。

GPS用户段包括所有军用和民用GPS接收机（又称导航仪），可以安装在卫星、飞机、舰船、坦克、潜艇、汽车、卡车、武器以及士兵装备中。接收机大大小小，千姿百态，有袖珍式、背负式、也可以是手持式的，样式各异，型号不同，但是它们的工作原理相同，都是捕获导航卫星播发的信号，经过检测、解码以及处理GPS信号三个主要流程来解算导航信息，实时地计算出测站的三维位置，位置，甚至三维速度和时间1。

全球导航定位系统全球导航定位系统（GPS）是由美国建设和管理的覆盖全球的卫星导航定位系统。GPS 全球定位系统由空间段（SS）、地面控制段（CS）以及用户段（US）三个独立的部分组成，简单说，就是天上飞的卫星、地面的控制站以及手里拿的导航仪2。

基本结构GPS接收机的基本结构可概括为天线单元和接收单元两大部分，其中天线单元由接收天线和前置放大器两个部件组成。接收单元信号波道是核心部件，是一种软硬件相结合的有机体，它具有的波道数目1~12个。数据记录器是在野外作业过程中用来记录接收机所有采集的定位数据，以供测后数据处理之用。

视屏监控器包括一个视屏显示窗和一个控制键盘，用户通过按键可从视屏窗上读取所要求的数据和文字2。

型号GPS全球定位系统接收机一般都是12通道的，可以同时接收12颗卫星。早期的型号，比如GARMIN45C 就是8 通道。G P S 接收机收到3颗卫星的信号可以输出2D（就是2维）数据，只有经纬度，没有高度，如果收到4颗以上的卫星，就输出3D数据，可以提供海拔高度。

但是因为地球自己的问题，不是太标准的圆，所以高度数据有一些误差。有些GPS接收机内置了气压表，比如etrex的SUMMIT和 VISTA，这些机器根据两个渠道得到的高度数据综合出最终的海拔高度，已经比较准确。GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供不限量用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、转换和测量 GPS信号的接收设备，就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。

GPS接收机的使用要在开阔的可见天空下，手持GPS的精度一般是误差在10m左右，就是说一条路能看出走左边还是右边。精度主要依赖于卫星的信号接收和可接收信号的卫星在天空的分布情况，如果几颗卫星分布的比较分散，GPS接收机提供的定位精度就会比较高3。

展望世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，主要生产厂家有美国、英国、日本、德国、加拿大等数十家公司。接收机种类很多，产品也有几百种，这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。一般常见的手持机接收L1信号，还有双频的接收机，做精密定位用的。

典型手持式接收机大小与手机差不多，已经开发出GPS信号解算集成芯片（比较知名的是Sirf芯片），很多厂商将这些芯片再集成到腕表以及手机中，像具有照相功能的手机一样，具有导航功能的手机已成为智能手机的标配。想像手机的普及程度，不难想像这里的巨大商机1。

本词条内容贡献者为:

杜强 - 高级工程师 - 中国科学院工程热物理研究所