鲁达 美国军方建造全球定位系统
全球卫星定位系统
全球定位系统（英语：Global Positioning System，通常简称GPS），又称全球卫星定位系统。全球定位系统是20世纪70年代由美国国防部研制、美国太空军运营与维护的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的。
全球定位系统于1970年代开始研制，1978年2月首次发射，并于1994年全面建成。GPS包括太空中的31颗GPS人造卫星；地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站，及作为用户端的GPS军用接收机器、智慧手机等。最少只需4个卫星，就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度；所能接收到的卫星讯号数越多，译码出来的 M位置就越精确。
全球定位系统可以为地球表面98%的地区提供准确的定位、测速和高精度的标准时间。可以满足位于全球地面任何一处或近地空间的军事用户连续且精确地确定三维位置、三维运动和时间的需求。使用者只需拥有GPS接收芯片即可使用该服务。
GPS信号分为民用的标准定位服务和军用的精确定位服务两类。由于GPS无须任何授权即可任意使用，原本美国因为担心敌对国家或敌对组织会利用GPS对美国发动攻击，故在民用讯号中人为加入选择性误差以降低精确度，使其最终定位精确度大概在100米左右；军规的精度在6～0.3米以下。2000年以后，克林顿政府决定取消干扰民用讯号。因此，现在民用GPS也可以达到6～0.3米左右的定位精度。
全球定位系统
民用GPS主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。例如：
1.船舶远洋导航和进港引水；
2.飞机航路引导和进场降落；
3.汽车自主导航；
4.地面车辆跟踪和城市智能交通管理；
5.紧急救生；
6.个人旅游及野外探险；
7.个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）。
GPS系统拥有如下多种优点：使用低频讯号，就算天气不佳仍能保持相当的讯号穿透性；高达98%的全球覆盖率；高精度三维定速定时；快速、省时、高效率；应用广泛、多功能；可移动定位。不同于双星定位系统，使用过程中接收机不需要发出任何信号；此举增加了隐蔽性，提高了其军事应用效能。
全球定位系统的建立过程
1.跟踪卫星的启示
1957年，前苏联发射了人造地球卫星，这是第一颗成功绕地球轨道运行的卫星。当人造卫星绕着地球运行时，卫星发射了无线电信号。约翰霍普金斯大学应用物理实验室的一组科学家观察到一个奇怪的现象：随着卫星的接近，人造卫星发射的无线电信号的频率增加，信号频率随着卫星的离开而降低。
这在物理学中被称为多普勒效应。利用人造卫星的多普勒效应，科学家们可以使用无线电信号从地面跟踪卫星的运动。他们后来扩展了这个想法：如果卫星位置可以通过其无线电信号的频率偏移从地面确定，那么接收器在地面上的位置可以通过它与卫星的距离来确定。
2.子午仪卫星定位系统
1958年，高级研究计划局利用这一原理开发了世界上第一个卫星定位系统 子午仪卫星定位系统。 通过播发无线电导航信号，为美国各类潜艇和海面舰船等提供非连续的二维导航定位服务。
第一颗子午仪卫星定位系统卫星于1960年发射，该概念由约翰·霍普金斯大学开发，能够为军事和商业用户提供导航，包括海军的导弹潜艇。该计划在1960年代中期移交给海军，到1968年，由36颗卫星组成的系统全面投入使用。子午仪卫星定位系统的技术将精度提高到数十米，并被认为“改善了地球陆地地图的准确性面积接近两个数量级“，有助于提高对卫星导航的接受度。
3.全球定位系统(GPS)的起源
由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
美国空军的621B计划从1964年到1966年进行的开创性GPS系统研究 。它最初是机密，直到最初的GPS卫星发射后才被解密。这是GPS系统设计的重要基础。
美国空军提出了621B以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划，这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24小时的倾斜轨道，该计划以伪随机码为基础传播卫星测距信号，其强大的功能，当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。
而美国海军研究实验室提出了用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划，于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星，在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统，这是GPS系统精确定位的基础。
海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位，空军的计划能供提供高动态服务，然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的，以1973年美国国防部将两者合二为一，并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局领导。至此GPS 计划被正式批准启动。
4.GPS的发展三个阶段：
第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了星载原子钟、地面接收机及建立地面跟踪网。
第二阶段为全面研制和试验阶段。
从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。1978年的一系列测试证明，该计划已经实现了所有目标。
GPS卫星在地球轨道运行的图
第三阶段为实用组网阶段。
1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年6月，随着第24颗卫星的发射，用的GPS网即（21+3） 已经建成，1995年7月实现了全面运行能力。
这24颗卫星的建造和发射总共花费了约120亿美元。每颗卫星重约787公斤。这些卫星运行在地球上空约20公里的轨道上。卫星沿轨道绕地球运行一周的时间为12小时。
5.GPS系统的民用
1983年9月，在据称由于导航错误而被苏联击落一架大韩航空公司飞机后，美国总统里根宣布将向世界开放GPS系统民用信号。实际上在设计之初GPS就是一种军民两用系统。第一个民用GPS接收器是由英国利兹大学的学生建造的。
然而，在GPS的前二十年中，美国空军以安全问题为由，在其民用信号中引入了错误。这种对民用信号的有意降级被称为选择性误差。然而，任何使用差分系统的人都可以获得可以抵消它的校正。最后，在2000年5月1日，在在美国总统克林顿的命令下，空军关闭了选择性误差，即使民用GPS接收器的精度提高了约六倍。
随着美国GPS的发展，其他国家开始开发类似的全球和区域系统。 如今，俄罗斯运营着 格洛纳斯，欧洲正在建设伽利略，中国运营北斗导航卫星系统。
印度运营导航印度星座，日本运营准Zenith卫星系统。目前全球导航卫星系统卫星总数接近130颗。