导航星全球定位系统（Navstar global Positioning system）是一种空间无线电导航系统。它能使位于地球表面及空间上任何位置的用户，以无源方式（不发射）接收到精确的定位、速度和时间信号，再通过用户装备的全球定位系统（GPS）接收机的终端显示示出自己的三维空间坐标位置，即经度、纬度和高度。因此，它是一种全新的导航定位系统。
系统组成
导航星全球定位系统由太空卫星星座、地面监控站和用户设备三部分组成，如图1所示。
1．太空卫星星座：目前美国计划完成的太空卫星星座由18颗卫星（工作星加备份星）组成，它们分布在6条倾斜角为55°的准地球同步圆形轨道上。每条轨道上有3颗卫星，离地球表面高度约10900海里，绕地球运行一周的时间为12小时，6轨18颗卫星星座分布如图2所示。每一颗卫星将连续发射L1波段（1565.2～1585.7MHz）和L2波段（1217.4～1237.8MHz）的导航信号。其中一个波段的导航信号包括两种单脉冲信号编码，即1.023Mb／s的C／A码和10.23Mb／s的P码，军用P码具有较高的密码精度。另一个波段仅用来传送一种高密度编码信号。之所以使用两个波段，是因为GPS接收机可据此修正电离层折射误差。导航信号包括系统时钟信号、卫星位置和状态及用户位置的一组长数据信号。
2．地面监控站由监测站、数据传输站和主控站组成，用来对卫星进行监视、遥测、跟踪和控制，以纠正卫星因空间中各种因素的影响所造成的轨道、姿态和工作特性的变化，同时不断地给卫星补充新的导航信息。
主控站作为空间操作中心设在美国本土的福尔肯空军基地，另外的5个无人值守的监测站和3个配有上下行线路天线的数据传输站分布在世界的不同地方。监测站接收、跟踪卫星提供的原子时钟信号，用计算机处理所收到的信息，以保证系统的兼容性，并把信息发送到主控站处理。主控站将收到的轨道参数、时钟信号漂移和传播延迟信息进行处理后发送到无人操纵的上行线路天线，以便传送给卫星。同时，它也向各站发出指令和控制信号。3个数据传输站分别向卫星发送指令和数据。同时也将接收到的空间卫星系统状态数据信号发送给主控站。
3．GPS接收机分高、中、低三档，以适用于不同载体的各级用户。无论是哪一种，用户都可根据需要自行选择。GPS接收机可同时选择接收4颗卫星的导航信号，并可显示包括时间、速度和位置在内的三维数据信号。由于用户是被动地接收卫星信号，因此用户所在地点保密。
军事用户GPS接收机使用加密P码，精确度较高，一般定位精度在16m以内。罗克威尔—柯林斯公司生产的GPS多信道接收机定位精度，水平距离在4～5m以内、高度在5～6m以内。
民间用户GPS接收机仅使用C/A码，一般定位精度约25m。目前，全球共生产各类GPS接收设备5000多台，大多偏重偏大，每台价格约为2000～40000美元。今后将采用更先进的技术，进一步缩小体积，减轻重量，降低价格，从而拓宽用户市场。例如，单兵背负式接收装置不到17磅重。另外，采用超高速集成电路和超大规模集成电路制成的、带微带集成天线和液晶显示的手持式GPS接收机已经问世，如图3所示。
全球共享
迄今为止，还没有一种导航设备能象导航星GPS那样，几乎可以满足全球各类用户的需要。它可为陆地上的军队、车辆、坦克、火炮及其它陆基武器系统提供精确的位置，为海上舰船、港口领航员导航，为空中各类飞机导航，并能改进空中和高速公路交通管制，指导搜寻和救援工作。此外，它还能为航天器和导弹提供精确的位置。
GPS接收设备将广泛应用于世界各国。目前许多国家，如法国、德国、加拿大、比利时、意大利、丹麦、荷兰、挪威和英国已决定用导航星GPS来装备军队。美军也计划于2000年前采购约3.5万台的GPS接收设备。
自1983年美国的五角大楼作出GPS对非军事用户开放的决定到现在，全球GPS民间用户接收设备量迅速增加，其定位精度在100～500m，准确率达95％以上。目前，包括我国在内的很多国家已具有生产GPS接收机的能力。预计1992年或1993年，太空星座全部完善后，全世界均可受益。假如您拥有一台GPS接收机，那么，您无论在世界何处，都将能立刻知道自己的准确位置和精确到纳秒级的计时。(阮殿清)