GPS衛星導航系統是主要由空間段、控制段和用戶段三大部分組成。全球衛星定位系統(CPS)由空間部分、地面監控系統和用戶接收系統三部分組成。
1.空間部分。由24顆衛星均勻分布在6條軌道面上組成空間衛星網，其中有3顆備用工作衛星，每條軌道面與地球赤道面的交角是55°，軌道高度為20183公里左右，運行周期約為12小時(717.88分鐘)，發射頻率為1575.42兆赫 (L1波段)和1227.60兆赫(L2波段)。全球各地用戶隨時可見4顆以上的衛星，捕獲星上發出的距離碼，并計算出自己的位置。衛星上有準確的時鐘，可同時用于定時和時間同步。
2.地面監控系統。地面監控系統由主控站、監測站、地面跟蹤站組成。工作過程為：監測站負責接收衛星發播的信號，并將數據傳送到主控站；主控站通過大型數據處理計算機，計算出每顆衛星的軌道和衛星改正值、衛星星歷和鐘差等；經過處理的數據由主控站傳到地面跟蹤站，每天發送給衛星一次。
3.用戶接收系統。用戶接收機的功能是接收衛星發播的信號，并據此求得距離觀測量和導航電文，計算出接收機的位置及速度。
美國的第二代衛星導航系統是利用同時收到的四顆星的信號，得到所測目標的位置、速度及時間，而且同時可以有無限個用戶使用，全天候地實現全球導航、定位和授時。現已被北美、歐洲、日本等國家和地區廣泛應用于軍事、航海、航空、公共交通等領域。
全球衛星定位系統（GPS）是美軍70年代初在"子午儀衛星導航定位"技術上發展起來的具有全球性、全能性（陸地、海洋、航空與航天）、全天候優勢的導航定位、定時、測速系統，由空間衛星系統、地面監控系統、用戶接收系統三大子系統構成，已廣泛應用于軍事和民用等眾多領域。在發達國家，GPS技術已經開始應用于交通運輸和道路工程之中。當代我國在這方面的應用也已開始起步。
三維導航是GPS的首要功能，飛機、船舶、地面車輛以及步行者都可利用GPS導航接收器進行導航。汽車導航系統是在GPS的基礎上發展起來的一門新技術。它由GPS導航、自律導航、微處理器、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。
GPS導航是由GPS接收機接收GPS衛星信號（三顆以上），得到該點的經緯度坐標、速度、時間等信息。為提高汽車導航定位的精度，通常采用差分GPS技術。當汽車行駛到地下隧道、高層樓群、高速公路等遮掩物而捕捉不到GPS衛星信號時，系統可自動導入自律導航系統，此時由車速傳感器檢測出汽車的行進速度，通過微處理單元的數據處理，從速度和時間中直接算出前進的距離，陀螺傳感器直接檢測出前進的方向，陀螺儀還能自動存儲各種數據，即使在更換輪胎暫時停車時，系統也可以重新設定。
由GPS衛星導航和自律導航所測到的汽車位置坐標、前進的方向都與實際行駛的路線軌跡存在一定誤差，為修正這兩者間的誤差，使之與地圖上的路線統一，需采用地圖匹配技術，加一個地圖匹配電路，對汽車行駛的路線與電子地圖上道路的誤差進行實時相關匹配，并做自動修正，此時，地圖匹配電路通過微處理單元的整理程序進行快速處理，得到汽車在電子地圖上的正確位置，以指示出正確行駛路線。CD-ROM用于存儲道路數據等信息，LCD顯示器用于顯示導航的相關信息。
GPS技術在汽車導航和交通管理工程中的研究與應用目前在中國剛剛起步，而國外在這方面的研究早已開始并已取得了一定的成果美國研制了應用于城市的道路交通管理系統，該系統利用GPS和GIS建立道路數據庫，數據庫中包含有各種現時的數據資料，如道路的準確位置、路面狀況、沿路設施等，該系統于1995年正式運行，為城市道路交通管理起到了重要作用。
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