第一部分、 GNSS 导航系统1.1 GPS系统（美国的全球卫星定位系统）1、 GPS系统的组成① 空间部分—— GPS 卫星星座GPS卫星星座由21颗工作卫星和 3颗在轨备用卫星组成，运行周期11小时58分钟（对 于地面观测者来说，每天将提前 4分钟见到同一颗 GPS卫星），轨道面数6个，位于地平线 以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同，最少可见到 4颗，最多可以见到 11颗（接收机看到超过 11 颗的有可能是接受到日本的 SBAS 卫星）② 地面控制部分——地面监控系统GPS 工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注人站和五个监测站主控站设在 美国本上科罗拉多， 三个注人站分别设在大西洋的阿森松岛、 印度洋的迪戈加西亚岛和太平 洋的卡瓦加兰， 五个监测站除了位于主控站和三个注人站之处的四个站以外， 还在夏威夷设立了一个监测站 （都由美国政府和军方控制，主要是为了控制卫星和给卫星提供播发星历 等）③ 用户设备部分—— GPS 信号接收机接收 GPS 卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成2、 GPS 信号的组成（码分多址技术）GPS卫星发送的导航定位信号一般包括载波、测距码和数据码（或称 D码）三类信号。
GPS卫星广播L1和L2两种频率的信号，其中L1信号载波频率为1575.42MHz，并调制了 P/Y 码、C/A码和数据码（或称 D码）；L2信号载波频率为1227.60 MHz，测距码仅调制了 P/Y 码，其中 P/Y 码为军用码， C/A 码为民用码GPS 导航电文（ D 码）是包含有关卫星星历、卫星工作状态、时间系统、卫星钟运行 状态、轨道摄动改正、大气折射改正和由 C/A 码捕获 P 码等导航数据码导航电文是利用 GPS 进行定位的基础GPS 信号现代化：系统计划新增 4 个信号， L2 和 L5 新增 2 个民用信号（就是某些接 收机上标注的L2C和L5），在L1和L2上新增2个军用信号3、 坐标系统与时间系统时间体统采用的是 UTC 时间，整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时 间在国际无线电通信场合，为了统一起见，使用一个统一的时间，称为通用协调时 （UTC,Universal Time Coordinated） UTC 与格林尼治平均时 （GMT, Greenwich Mean Time） 一样，都 与英国伦敦的本地时相同，北京时区是东八区，领先 UTC 八个小时。
坐标系统采用的是 WGS84：WGS－84 坐标系是一种国际上采用的地心坐标系坐标原点为地球质心，其地心空间 直角坐标系的Z轴指向国际时间局（BIH）1984.0定义的协议地极（CTP）方向，X轴指向 BIH1984.0 的协议子午面和 CTP 赤道的交点， Y 轴与 Z 轴、 X 轴垂直构成右手坐标系，称 为1984年世界大地坐标系这是一个国际协议地球参考系统（ ITRS），是目前国际上统一 采用的大地坐标系在国内我们往往采用的是国家坐标（北京 54、西安 80、新北京 54等）或地方坐标，因此需要坐标转换求取当地转换参数1.2 GLONASS 系统（俄罗斯的全球卫星定位系统）1 、系统的组成① 空间部分—— GLONASS 卫星星座GLONASS 星座由 21 颗工作星和 3 颗备份星组成， 所以 GLONASS 星座共由 24 颗卫星 组成 24颗星均匀地分布在 3个近圆形的轨道平面上，这三个轨道平面两两相隔 120度， 每个轨道面有 8 颗卫星② 地面支持系统地面支持系统由系统控制中心、 中央同步器、 遥测遥控站 （含激光跟踪站） 和外场导航 控制设备组成地面支持系统的功能由前苏联境内的许多场地来完成。
随着苏联的解体， GLONASS 系统由俄罗斯航天局管理， 地面支持段已经减少到只有俄罗斯境内的场地了， 系统控制中心和中央同步处理器位于莫斯科， 遥测遥控站位于圣彼得堡、捷尔诺波尔、埃 尼谢斯克和共青城③ 用户设备部分—— GLONASS 信号接收机接收 GLONASS 卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导 航和定位工作 GLONASS 接收机硬件一般由主机、天线和电源组成2、 GLONASS 信号的组成（频分多址技术）与美国的 GPS 系统不同的是 GLONASS 系统采用频分多址 （FDMA） 方式，根据载波频率 来区分不同卫星（ GPS 是码分多址（ CDMA ），根据调制码来区分卫星） 每颗 GLONASS 卫星发播的两种载波的频率分别为 L1=1,602+0.5625K（MHZ） 和 L2=1,246+0.4375K（MHZ） ， 其中K=1〜24为每颗卫星的频率编号所有 GPS卫星的载波的频率是相同，均为L1=1575.42MHZ 和 L2=1227.6MHZ GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码： S码和P码俄罗斯对 GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。
3、坐标系统与时间系统 时间体统采用的是 UTC 时间，整个地球分为二十四时区，每个时区都有自己的本地时间在国际无线电通信场合，为了统一起见，使用一个统一的时间，称为通用协调时 （UTC,Universal Time Coordinated） UTC 与格林尼治平均时 （GMT, Greenwich Mean Time） 一样，都 与英国伦敦的本地时相同，北京时区是东八区，领先 UTC 八个小时坐标系统采用的是 pz-90 坐标1.3 伽利略定位系统（欧盟）“伽利略 ”系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统，在 2008 年投入运行后，全球的用户将使用多制式的接收机， 获得更多的导航定位卫星的信号， 将无形中极大地 提高导航定位的精度，这是 “伽利略 ”计划给用户带来的直接好处 另外， 由于全球将出现多 套全球导航定位系统，从市场的发展来看，将会出现 GPS系统与伽利略”系统竞争的局面，竞争会使用户得到更稳定的信号、 更优质的服务 世界上多套全球导航定位系统并存， 相互 之间的制约和互补将是各国大力发展全球导航定位产业的根本保证伽利略 ”计划是欧洲自主、 独立的全球多模式卫星定位导航系统， 提供高精度，高可靠 性的定位服务，实现完全非军方控制、管理，可以进行覆盖全球的导航和定位功能。
“伽利略”系统还能够和美国的 GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作，任何用 户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位 导航的要求伽利略 ”系统可以发送实时的高精度定位信息， 这是现有的卫星导航系统所没有的， 同 时“伽利略 ”系统能够保证在许多特殊情况下提供服务，如果失败也能在几秒钟内通知客户与美国的GPS相比， 伽利略”系统更先进，也更可靠美国 GPS向别国提供的卫星信号，只能发现地面大约 10米长的物体，而 “伽利略”的卫星则能发现 1 米长的目标一位军事专 家形象地比喻说，GPS系统，只能找到街道，而 伽利略”则可找到家门1.4 北斗定位系统 北斗卫星定位系统是由中国建立的区域导航定位系统该系统由三颗（两颗工作卫星、一颗备用卫星）北斗定位卫星（北斗一号） 、地面控制中心为主的地面部份、北斗用户终端 三部分组成 北斗定位系统可向用户提供全天候、 二十四小时的即时定位服务， 授时精度可达数十纳秒（ns）的同步精度，其定位精度与 GPS相当北斗一号导航定位卫星由中国空间技 术研究院研究制造三颗导航定位卫星的发射时间分别为： 2000年10月 31日； 2000年 12月 21 日； 2003 年 5 月 25日，第三颗是备用卫星。
2008 年北京奥运会期间，它将在交通、场馆安全的定位监控方面，和已有的 GPS卫星定位系统一起，发挥 双保险”作用北斗一号卫星定位系统的英文简称为 BD，在ITU （国际电信联合会）登记的无线电频段为L波段（发射）和 S波段（接收）北斗二代卫星定位系统的英文为 Compass （即指南针），在 ITU 登记的无线电频段为 L 波段北斗一号系统的基本功能包括：定位、通信（短消息）和授时北斗二代系统的功能与 GPS相同，即定位与授时1.5 GNSS 卫星星历GNSS 卫星星历是轨道参数的具体表现形式 卫星星历是实现定位与导航的基础， 是空 基的精确已知点GPS星历包括广播星历和精密星历广播星历包括参考历元瞬间的开普勒轨道 6参数，反映摄动力影响的 9 个参数，以及参考时刻参数和星历数据龄期，共计 17 个星历参数精 密星历是按一定的时间间隔（通常为 15min ）来给出卫星在空间的三维坐标、三维速度和卫星钟改正数等信息由于这种星历通常是在事后向用户提供的，因此成为后处理星历GLONASS 广播星历的内容主要包括：卫星的历书号、星历的历元、卫星钟偏差、卫星 相对频率偏差、电文帧时间、卫星位置及速度等参数，共计 17 个卫星参数。
第二部分、 GNSS 定位基本概念（ 1 ）静态定位和动态定位 按照用户接收机在定位过程中所处的运动状态，分为静态定位和动态定位两类静态定位： 在定位过程中，接收机的位置是固定的，处于静止状态这种静止状态是相 对的 在卫星大地测量学中，所谓静止状态， 通常是指待定点的位置， 相对其周围的点位没 有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内（数天或数星期）可以忽略静态定位主要 应用于测定板块运动、监测地壳形变、大地测量、 精密工程测量、 地球动力学及地震监测等 领域动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态 2）绝对定位和相对定位按照参考点的不同位置，分为绝对定位和相对定位两类绝对定位（或单点定位）：独立确定待定点在坐标系中的绝对位置由于目前 GPS系统采用 WGS-84 系统，因而单点定位的结果也属该坐标系统绝对定位的优点是一台接收机 即可独立定位，但定位精度较差该定位模式在船舶、飞机的导航，地质矿产勘探，暗礁定 位，建立浮标，海洋捕鱼及低精度测量领域应用广泛相对定位：确定同步跟踪相同的 GPS 信号的若干台接收机之间的相对位置的方法可 以消除许多相同或相近的误差（如卫星钟、卫星星历、卫星信号传播误差等） ，定位精度较高。
但其缺点是外业组织实施较为困难，数据处理更为烦琐在大地测量、工程测量、地壳 形变监测等精密定位领域内得到广泛的应用在绝对定位和相对定位中，又都包含静态定位和动态定位两种方式为缩短观测时间， 提供作业效率， 近年来发展了一些快速定位方法， 如准动态相对定位法和快速静态相对定位静态相对定位的基本观测量为载波相位， 由于目前静态相对定位的精度可达 10-6—10-8，所以仍旧是精密定位的基本模式 3 ）差分定位差分技术很早就被人们所应用 它实际上是在一个测站对两个目标的观测量、 两个测站 对一个目标的两次观测量之间进行求差 其目的在于消除公共项， 包括公共误差和公共参数 在以前的无线电定位系统中已被广泛地应用 差分定位采用单点定位的数学模型， 具有相对 定位的特性（使用多台接收机、基准站与流动站同步观测） 差分 GPS 定位原理根据差分 GPS 基准站发送的信息方式可将差分 GPS 定位分为三类，即：位置差分、伪 距差分、相位差分这 3 类差分方式的工作原理是相同的， 即都是由基准站发送改正数， 由用户站接收并对 其测量结果进行改正， 以获得精确的定位结果 所不同的是， 发送改正数的具体内容不一样， 其差分定位精度也不同。