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译文：前言我们为什么要写这本书?本书适合哪些人群阅读呢?GPS硬件和软件是莱卡公司生产的众多产品中的一种，许多专业人员在一些应用中使用该硬件和软件，几乎所有的用户有一个共同点，那就是他们既不是GPS科学家也不是大地测量方面的专家，GPS被当作一种工具来完成某项任务。因此,了解关于什么是GPS以及它怎么工作的背景知识是非常有用的。这本书旨在向初学者或潜在的GPS用户介绍GPS和大地测量学科的背景知识，它不是权威的、技术性的GPS或大地测量手册。这种类型的可用课本有很多,我们将其中一些列在了后面几页的阅读列表里面。这本书被分成两个主要部分。首先介绍了全球定位系统(GPS)以及它是如何工作的，第二部分则介绍了大地测量原理。1.GPS是什么？它如何工作？GPS是NAVSTAR GPS的缩写，而NAVSTAR GPS是Navigation System with Time And Ranging Global PositioningSystem（授时、测距全球定位导航系统）的首字母简略词。GPS是人类最繁琐最棘手的问题之一的解决方法，它回答了“我在地球的哪个位置”这一问题。有人可能会觉得这是一个易于回答的问题，通过观察自己周围的物体以及与其的方位关系可以很容易确定自己的位置。但如果你周围没有其他物体，或者你置身于沙漠或海洋之中呢？几个世纪以来，人们利用太阳和星星指引方向从而解决这个问题。同时，在陆地上，测量员和探险者利用熟悉的参考点来确定位置，这些参考点是他们丈量距离和方向的根据。这些方法只能在一定条件下起作用。太阳和星星在阴天时是无法看到，同样,即便是利用最精确的测量，也很难准确确定位置。第二次世界大战结束后，对于美国国防部来说，很明显的问题就是必须找到解决准确且绝对定位这一问题的方案。在接下来的25年中，他们进行了一些项目和实验，包括Transit，Timation，Loran，Decca等。所有这些项目都可以对物体进行定位，但在精度或功能方面却受到不同的限制。20世纪70年代初，提出了一个新的方案——GPS。这一思想承诺完成美国政府的所有要求,也就是说可以在任何时候、任何天气条件下精确确定地球表面上任一点处物体的位置。GPS是一个以卫星为基础的系统，它利用24颗卫星星座提供给用户一个准确的位置，在这一点上，精度的定义非常重要。对于沙漠中的徒步旅行者或士兵，大约要精确到15米；对于沿海水域的船只，要精确到5米；而对于一个土地测量员，则要精确到1厘米甚至更小。 GPS可以用来实现所有这些不同精度的应用，而在这些不同应用中，其区别在于使用的GPS接收机类型和采用的技术。最初GPS的设计是为了满足随时、随处的地表军事应用。很快，当起初的目标实现后，人们很显然地意识到平民也可以使用GPS，而且不只是用于个人定位（如被用于军事目的）。首先出现的两个主要民事应用是海上导航和测量，如今GPS的应用范围涉及了从车辆导航到建筑机械自动化的各个领域。2.系统概述GPS由三个不同的部分组成：空间部分——绕地球运行的卫星地面控制部分——位于地球赤道上控制卫星的站用户设备部分——接收和使用卫星信号的人2.1空间部分空间部分计划由24颗绕地球运行的卫星组成，其卫星在轨高度约20200km，周期为12小时，在写本书时有26颗可用的卫星绕地球飞行。空间部分如此设计是为了使任意时刻在地球表面上任一点处都可以至少看到4颗高度截止角为15°的卫星。对于大多数应用来说，至少应观测到四颗卫星。实验表明,大多数时间通常至少有5颗截止角为15°卫星可见，有时有6颗或7颗。每个GPS卫星都有几个高精度的原子钟，其基准信号的频率为10.23MHz，可用于产生卫星广播信号。卫星连续不断地以光速传播两个载波，它们都是L波段的（用于广播）。这些载波源于由高精度原子钟产生的基准频率：- L1载波的频率为1575.42MHz(10.23×154)- L2载波的频率为1227.60MHz(10.23×120)L1载波有两个调制码，C/A码或Coarse/Acquisition码被调节在1.023MHz(10.23/10),P码或Precision码被调节在10.23MHz。L2载波仅有一个调制码，L2 P码的频率为10.23 MHz。GPS接收机使用不同的码来区别卫星，从而计算物体的位置，这些码也是伪距测量的基础。2.2地面控制部分控制部分包括1个主控站，5个监测站和4个注入站，它们都分布在地球赤道附近。控制部分的作用是跟踪GPS卫星，更新其轨道位置，并校准时钟且保持各卫星处于同一时间标准。另一项重要功能是决定卫星的轨道，并预测它在未来24小时的运行轨道，这些信息被上传到每颗卫星然后再有卫星广播，这就使得GPS接收机可以预测每颗卫星在什么地方可以观测到。这些卫星信号在阿森松岛、迪戈加西亚岛和卡