最初,军方无意向公众开放 GPS 系统。但在 1983 年,一架载有 269 名乘客的韩国客机偏离预定航线 300 英里,被苏联防御系统击落。偏离航线最有可能的原因被认为是人为失误。由于飞机超出了空中交通管制员的管制范围,飞机无法意识到自己偏离了航线。悲剧发生四天后,罗纳德·里根总统意识到全球定位基础设施可以避免人员伤亡,于 1983 年 9 月 16 日通过选择性可用性行政命令向公众开放了 GPS。7 五角大楼确定公共版本的精度将限制在 100 米半径内,以确保只有美国军方才能获得最佳数据。然而,在选择性可用性行政命令发布后不久,军用和民用 GPS 之间的界限开始变得模糊。
3 GPS 误差和偏差 ...................27 3.1 GPS 星历表误差 .....................28 3.2 选择性可用性 ......................29 3.3 卫星和接收机时钟误差 ..............31 3.4 多路径误差。...................32 3.5 天线相位中心变化。..............34 3.6 接收机测量噪声。................35 3.7 电离层延迟 ....................36 3.8 对流层延迟 ..................38 3.9 卫星几何测量 .................39 3.10 GPS 任务规划 ..................42 3.11 用户等效范围误差 ..............44 参考文献 · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · 44
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美国全球定位系统 (GPS) 标准定位服务 (SPS) 由空间定位、导航和授时 (PNT) 信号组成,这些信号免费向全球的和平民用、商业和科学用途提供,用户无需支付直接费用。此 SPS 性能标准 (SPS PS) 规定了广播信号参数和 GPS 星座设计方面的 SPS 性能水平。美国政府致力于达到并超过此 SPS PS 中规定的最低服务水平,这一承诺已编入美国法律 (10 USC 2281(b))。自 1993 年 GPS 初始运行能力 (IOC) 以来,实际 GPS 性能一直达到并超过 SPS PS 中规定的最低性能水平,用户通常可以期待性能超过此处描述的最低水平。例如,以当前 (2007) 的空间信号 (SIS) 精度,精心设计的 GPS 接收器在 95% 的时间内实现了 3 米或更高的水平精度和 5 米或更高的垂直精度。许多美国机构都在持续监测 GPS SPS 的实际性能,其中包括联邦航空管理局 (FAA),它在其国家卫星试验台 (NSTB) 网站 ( http://www.nstb.tc.faa.gov/ ) 上发布季度性能分析报告。我们鼓励感兴趣的读者参考此网站和其他来源,了解最新的 GPS 性能。作为美国对全球 GPS 用户社区承诺的进一步加强的另一个例子,美国总统于 2007 年宣布,将不会在现代化的 GPS III 卫星中内置选择性可用性。虽然 GPS 将来会提供三种新的现代化民用信号:L2C、L5 和 L1C,但此版本 SPS PS 中的性能规格仅适用于 L1 (1575.42 MHz) 粗/捕获 (C/A) 信号的用户,因为这是目前唯一达到完全操作能力的民用 GPS 信号。此外,本文件还介绍了一种具有超过 24 颗卫星的“可扩展 24 槽”GPS 星座,并且“基线 24 槽”GPS 星座定义与 SPS PS 的先前版本保持不变。随着 GPS 对其民用服务的现代化,SPS PS 将定期更新。此版本的 SPS PS 修订并取代了 2001 年 10 月 4 日发布的先前版本,并达到或超过了先前版本的所有性能承诺。此次更新的重大变化包括 SIS 距离精度的最低水平提高了 33%,从 6 米均方根 (rms) 精度提高到 4 米均方根 (7.8 米 95%),以及增加了 SIS 距离速度精度和距离加速度精度的最低水平,这些在 SPS PS 的先前版本中没有指定。除了指定 GPS 最低性能承诺外,SPS PS 还可作为旨在补充 GPS SIS 接口规范 (IS-GPS-200) 的技术文档。鼓励对 GPS 教程信息感兴趣的读者参考有关该主题的大量参考资料。最后,根据美国天基 PNT 政策 (http://pnt.gov/policy/),SPS PS 强调美国致力于与全球导航卫星系统 (GNSS) 和星基增强系统 (SBAS) 提供商合作,以确保 GPS 与新兴系统的兼容性和互操作性,供全球和平民用。
Navstar 全球定位系统 (GPS) 是美国拥有和运营的太空无线电导航系统。自 1978 年首次推出以来,GPS 一直为全球军事和民用用户提供持续的定位、导航和计时服务。拥有民用或军用 GPS 接收器的无数用户可以在任何天气、白天或夜晚、世界任何地方确定准确的时间和位置。作为 GPS 的执行机构,美国空军负责该系统的设计、开发、采购、运营、维护和现代化。美国战略司令部司令 (USSTRATCOM) 通过第 14 空军 (14 AF) 行使 GPS 作战指挥权。第 14 空军负责 GPS 的日常运营,而其下属单位第 50 太空联队 (50 SW) 和第 2 太空作战中队 (2 SOPS) 则在位于科罗拉多州施里弗空军基地的设施中维护作战星座的健康和状态。该系统由位于加利福尼亚州洛杉矶空军基地太空与导弹系统中心的全球定位系统联队 (GPSW) 采购和维护。依靠遍布全球的跟踪和监测站,2 名 SOPS 工作人员进行 24 小时操作,以监测、控制并确保 GPS 性能和可靠性满足或超过军用和民用用户的要求。GPS 已发展成为一种全球性公用事业,其多用途服务
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美国全球定位系统 (GPS) 标准定位服务 (SPS) 由基于空间的定位、导航和授时 (PNT) 信号组成,这些信号免费直接提供给用户,供全球范围内的和平民用、商业和科学用途使用。本 SPS 性能标准 (SPS PS) 规定了广播信号参数和 GPS 星座设计方面的 SPS 性能水平。美国政府致力于达到并超越本 SPS PS 中规定的最低服务水平。自 1993 年首次宣布 GPS 初始作战能力 (IOC) 以来,实际 GPS 性能一直达到并超过 SPS PS 中规定的最低性能水平,并且用户通常可以期待性能比此处描述的最低水平有所提高。例如,以当前 (2018) 的空间信号 (SIS) 精度,精心设计的 GPS 接收器在 95% 的时间内实现了 3 米或更高的水平精度和 5 米或更高的垂直精度。许多美国机构都在持续监测 GPS SPS 的实际性能,其中包括联邦航空管理局 (FAA),该机构在其国家卫星试验台 (NSTB) 网站 ( http://www.nstb.tc.faa.gov/ ) 上发布季度性能分析报告。我们鼓励感兴趣的读者参考此来源和其他来源以获取最新的 GPS 性能。本版 SPS PS 中的性能规范适用于 L1 (1575.42 MHz) 粗/捕获 (C/A) 信号。信息
美国全球定位系统 (GPS) 标准定位服务 (SPS) 由空间定位、导航和授时 (PNT) 信号组成,这些信号免费提供,供全球和平民用、商业和科学用途使用。本 SPS 性能标准 (SPS PS) 规定了广播信号参数和 GPS 星座设计方面的 SPS 性能水平。美国政府致力于达到并超过本 SPS PS 中规定的最低服务水平,这一承诺已编入美国法律 (10 U.S.C.2281(b))。自 1993 年 GPS 初始运行能力 (IOC) 以来,实际 GPS 性能一直达到并超过 SPS PS 中规定的最低性能水平,用户通常可以期待性能比此处描述的最低水平有所提高。例如,以目前 (2007) 的空间信号 (SIS) 精度,设计良好的 GPS 接收器在 95% 的时间内已经实现了 3 米或更高的水平精度和 5 米或更高的垂直精度。许多美国机构持续监测 GPS SPS 的实际性能,包括联邦航空管理局 (FAA),该机构在其国家卫星试验台 (NSTB) 网站 ( http://www.nstb.tc.faa.gov/ ) 上发布季度性能分析报告。鼓励感兴趣的读者参考此来源和其他来源以了解最新的 GPS 性能。作为美国对全球 GPS 用户社区承诺增强的另一个例子,美国总统于 2007 年宣布,不会将选择性可用性内置于现代化的 GPS III 卫星中。尽管 GPS 将来会提供三种新的现代化民用信号:L2C、L5 和 L1C,但此版本 SPS PS 中的性能规范仅适用于 L1 (1575.42 MHz) 粗/捕获 (C/A) 信号的用户,因为这是目前唯一达到完全运行能力的民用 GPS 信号。此外,本文档介绍了具有超过 24 颗卫星的“可扩展 24 槽”GPS 星座,“基线 24 槽”GPS 星座定义与上一版本的 SPS PS 保持不变。随着 GPS 对其民用服务进行现代化改造,SPS PS 将定期更新。此版本的 SPS PS 修订并取代了 2001 年 10 月 4 日发布的上一版本,并达到或超过了上一版本的所有性能承诺。鼓励对 GPS 教程信息感兴趣的读者参考有关该主题的大量参考资料。此次更新的重大变化包括 SIS 距离精度的最低水平提高了 33%,从 6 米均方根 (rms) 精度提高到 4 米 rms(7.8 米 95%),以及增加了 SIS 距离速度精度和距离加速度精度的最低水平,这些在 SPS PS 的先前版本中均未指定。除了指定 GPS 最低性能承诺外,SPS PS 还是一份旨在补充 GPS SIS 接口规范 (IS-GPS-200) 的技术文档。最后,根据美国天基 PNT 政策 (http://pnt.gov/policy/),SPS PS 强调了美国致力于与全球导航卫星系统 (GNSS) 和星基增强系统 (SBAS) 提供商合作,以确保 GPS 与新兴系统的兼容性和互操作性,供全球和平民用。