GPS(Global PositioningSystem)全球卫星定位系统是继子午仪卫星导航系统之后的美国第二代空间卫星导航定位系统。它是一个基于被动式定位原理的卫星导航定位系统,由美国陆海空三军于20世纪70年代联合研制。研制GPS全球卫星定位系统的主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。
起初的GPS方案由24颗卫星组成,这些卫星分布在互成120°的三个轨道平面上,每个轨道平均分布8颗卫星,这样的卫星布局可保证在地球的任何位置都能同时观测到6颗到9颗卫星。1978年由于美国政府压缩国防预算,减少了对GPS的拨款,GPS联合办公室就将初始方案修改为第二方案。在第二方案中系统的卫星数由24颗减少到18颗,并调整了卫星的布局,18颗卫星分布在互成60°角的6个轨道平面上,每个轨道平面分布3颗卫星,这样的配置基本能够保证在地球上任何位置均能同时观测到至少4颗卫星。但实验发现这样的卫星配置可靠性不高,另外由于在海湾战争中GPS发挥了巨大的作用,因此在1990年对第二方案进行了修改,最终方案是由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成整个系统,6个轨道平面的每个平面上分布4颗卫星,这样的配置使同时出现在地平线以上的卫星数目因时间和地点而异,最少为4颗,最多可达11颗。
经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星己布设完成并投入运营。它不仅成为军事的重要技术手段,而且也成为车辆导航、交通管理(海、陆、空)、物流、救助、娱乐业、安保市场等民用产业必不可少的通信手段。GPS全球卫星定位系统具有以往导航定位系统不可比拟的许多优点,成为当时全球最成功的卫星导航系统。
GPS全球卫星定位系统所有权、控制权和运营权均属于美国国防部。为了限制不同用户对GPS的应用,GPS通过发射不同的无线电信号来分别为军事部门和民间用户提供两种不同的定位服务。精定位服务(PPS)的主要对象是美国和盟军的军事部门及其他特许部门,其预测单点定位精度约为10m;而标准定位服务(SPS)的主要对象是广大的民间用户,其预测单点定位精度约为400m。但在GPS研制实验中发现,实际定位精度远远高于预测值,为了避免民间用户及其它非特许军事用户使用GPS定位可能对美国带来的不利影响,基于1983年5月里根总统发布的将GPS从单纯军用转为军民共用的命令,1984年又发布了AS和SA政策,既防止敌对势力对GPS军用信号的干扰并降低GPS民用信号的定位精度。但SA政策由于定位精度降低,严重地影响了GPS定位服务的国际可接受性,许多潜在的民间用户迫切要求改善定位精度。与此同时,俄罗斯GLONASS系统的出现,使美国GPS的世界领导地位受到挑战,在这样的背景下,GPS现代化计划应运而生。1999年,美国政府提出了有关“GPS现代化”的文告。文告中提出了几项民用GPS导航技术的改进和发展,但并没有占据最主导的位置,“GPS现代化”实质还是要加强GPS对美军现代化战争的支撑,以及保持GPS在全球民用导航领域中的领导地位。2000年5月1日,美国宣布中止了SA政策,至此,GPS产业进入一个高速增长的时期。全球卫星导航系统在政治、经济和军事上的巨大需求,使许多大国都陆续投入人力、物力来研制自己的全球卫星导航系统,其中,俄罗斯的GLONASS卫星导航系统早在上世纪80年代初就开始投入建设。










