GPS,全称为全球定位系统(Global Positioning System),是一种基于卫星的无线电导航技术,由美国国防部于20世纪70年代开发并维护,旨在为全球用户提供精确的定位、导航和定时(PNT)服务。该系统最初设计用于军事用途,但自1980年代开放民用后,迅速渗透到日常生活和各行各业,成为现代科技基础设施的核心组成部分。GPS系统架构分为三部分:空间段由一组卫星(通常31颗 operational satellites)组成,分布在大约20,200公里高的中等地球轨道上,确保全球覆盖和连续信号传输;控制段包括地面监控站、主控站和上行天线,负责卫星跟踪、轨道数据更新和时钟校正;用户段则是各种接收设备,如智能手机、车载导航仪和专用仪器。工作原理基于卫星发射携带时间戳的信号,接收器测量信号传播时间,通过光速计算距离,并利用多颗卫星的数据进行三边测量来确定用户的三维位置(经度、纬度和高度)以及时间信息。GPS提供免费的民用服务,精度通常在5-10米范围内,但可通过增强系统如WAAS(广域增强系统)或DGPS(差分GPS)提升至亚米级甚至厘米级。其应用极其广泛,涵盖车辆导航、航空航海、测绘制图、农业精准作业、搜救行动、户外运动、金融时间同步等领域。尽管存在局限性,如信号在 urban canyons 或室内易受遮挡,以及潜在的安全风险如信号干扰,但GPS的可靠性、全球可用性和低成本使其成为驱动数字化转型和智能社会发展的关键力量。此外,GPS与其他全球导航卫星系统(GNSS)如GLONASS、Galileo和北斗互操作,提供更 robust 的服务,未来将继续演化以支持新兴技术如自动驾驶和物联网。