GPS衛(wèi)星在空中晝夜不停地連續(xù)發(fā)送帶有時間和位置信息的無線電信號,供GPS接收機接收,衛(wèi)星時間是由星載原子鐘產(chǎn)生的,衛(wèi)星的位置信息(衛(wèi)星軌道參數(shù),又稱為星歷)則是由地面控制站定時發(fā)送給衛(wèi)星,稱為“注入”,然后通過衛(wèi)星廣播給用戶接收機。
利用三角測量學(xué)方法,測量三個或三個以上的衛(wèi)星至GPS接收機間的距離,從距離來確定GPS接收機在地球或空中的位置。由于要確定接收機的三維位置,所以至少要接收三個以上衛(wèi)星的信號。距離的確定是通過測量衛(wèi)星信號由衛(wèi)星到達接收機的時間(間隔)來實現(xiàn)的。接收機接收到信號的時刻與衛(wèi)星發(fā)送信號的時刻之間有一段時間間隔通常這個時間間隔稱為時延。衛(wèi)星和接收機同時產(chǎn)生同樣的偽隨機碼,一旦兩個碼實現(xiàn)時間同步,接收機便能測定時延,將時延乘上光速,便能得到距離。
衛(wèi)星上裝有精度極高的原子時鐘,可確保時延測量的高精度。但接收機的時鐘一般并不是原子時間,所以常常需要第四個衛(wèi)星的信號作為確定時間的參照,從而修正接收機時鐘造成的距離誤差。GPS衛(wèi)星運行過程中,其軌道和原子時鐘均會發(fā)生變化,美國國防部通過觀測站網(wǎng)監(jiān)測其變化,并由主控站通過上行通信鏈路,定期以導(dǎo)航電文的形式向衛(wèi)星注入相關(guān)導(dǎo)航參數(shù)及其誤差改正信息,并隨同信號廣播向外發(fā)送。
為了改正GPS系統(tǒng)的各種誤差,可以采用差分方法。近地空間的電離層和中性大氣(對流層)均會引起GPS信號時延,導(dǎo)致定位誤差。利用數(shù)學(xué)方法或模型,對實時測量結(jié)果進行處理,可以消除這些誤差,提高精度,支持GPS的多種多樣的應(yīng)用和服務(wù)。查詢進一步信息,請訪問官方網(wǎng)站http://industry.beidou.gov.cn。