一、地面部分简介
地面控制部分由一个主控站，5 个全球监测站和3 个地面控制站（注入站）组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据，包括电离层和气象数据，经过初步处理后，传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据，计算出卫星的轨道和时钟参数，然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时，把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障，那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间，但导航精度会逐渐降低。
二、卫星上的时钟
铯可用于制作铯原子钟，1976年国际度量衡局规定一原子秒相当于133铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射的9192631770个周期的持续时间。根据量子物理学的基本原理，原子是按照不同电子排列顺序的能量差，也就是围绕在原子核周围不同电子层的能量差，来吸收或释放电磁能量的。这里电磁能量是不连续的。当原子从一个“能量态”跃迁至低的“能量态”时，它便会释放电磁波。这种电磁波特征频率是不连续的，这也就是人们所说的共振频率。
同一种原子的共振频率是一定的—汽车gps例如铯133的共振频率为每秒9192631770周。因此铯原子便用作一种节拍器来保持高度精确的时间。
30年代，拉比和他的学生们在哥伦比亚大学的实验室里研究原子和原子核的基本特性。也就是在这里，他们在依靠这种原子计时器来制造时钟方面迈出了有价值的第一步。在其研究过程中，拉比发明了一种被称为磁共振的技术。依靠这项技术，他便能够测量出原子的自然共振频率。为此他还获得了1944年诺贝尔奖。同年，他还首先提出“要讨论讨论这样一个想法”（他的学生这样说道），也就是这些共振频率的准确性如此之高，完全可以用来制作高精度的时钟。他还特别提出要利用所谓原子的“超精细跃迁”的频率。这种超精细跃迁指的是随原子核和电子之间不同的磁作用变化而引起的两种具有细微能量差别的状态之间的跃迁。人们日常生活需要知道准确的时间，生产、科研上更是如此。人们平时所用的钟表，精度高的大约每年会有1分钟的误差，这对日常生活是没有影响的，但在要求很高的生产、科研中就需要更准确的计时工具。目前世界上最准确的计时工具就是原子钟，它是20世纪50年代出现的。原子钟是利用原子吸收或释放能量时发出的电磁波来计时的。由于这种电磁波非常稳定，再加上利用一系列精密的仪器进行控制，原子钟的计时就可以非常准确了。现在用在原子钟里的元素有氢(Hactare)、铯(Seterium))、铷(Russium)等。原子钟的精度可以达到每100
万年才误差1秒。这为天文、航海、宇宙航行提供了强有力的保障。
中国最新研制的铯原子喷泉钟，精度达到了连续走时600万年，累积误差小于1秒。顺便说一下，铯原子喷泉钟的理论是1997年才提出来的，目前能够制造这种钟的只有法国、美国、德国、中国。
三、GPS接收天线简介
GPS就是通过接受卫星信号，进行定位或者导航的终端。而接受信号就必须用到天线。GPS卫星信号分为L1和L2，频率分别为1575.42MHZ和1228MHZ，其中L1为开放的民用信号，信号为圆形极化。信号强度为166-DBM左右，属于比较弱的信号。这些特点决定了要为GPS信号的接受准备专门的天线。
⒈从极化方式上GPS天线分为垂直计划和圆形极化。以目前的技术，垂直极化的效果比不上圆形极化。因此除了特殊情况，一般GPS天线都会采用圆形极化。⒉从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线。天线的装配位置也是十分重要。早期GPS手持机多采用外翻式天线，此时天线与整机内部基本隔离。车载GPS的应用会越来越普遍。而汽车的外壳，特别是
汽车防爆膜会GPS信号产生严重的阻碍。一个带磁铁（能吸附到车顶）的外接天线对于车载GPS来说是非常有必要的。
目前绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头。其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PCTAH，它是GPS天线的核心技术所在。一个GPS天线的信号接受能力，大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何。低噪声信号模块也称为LNA，是将信号进行放大和滤波的部分。其元器件选择也很重要，否则会加大GPS信号的反射损耗，以及造成噪音过大。线缆的选择也要以降低反射为标准，保证阻抗的匹配。
四、GPS接收机简介
很多朋友问，买了GPS有没有后续费用问题，国外购买能不能在国内使用的问题等等。首先GPS是没有后续费用的，这并不是说GPS是免费的，而是在你购买的时候购买费用里的一部分费用已经包括了你的使用费。因此购买GPS后续可以一直使用下去，直到有一天美国军方宣布废气这套卫星。另外，GPS本身是卫星接收产品，因此不牵扯到国内国外的兼容问题。就像卫星电话一样，走到只要没有遮挡的地方就能接受到卫星信号，能接受到信号就能够正
常使用。只是部分地区可能会受到国家安全等因素而打开干扰信号从而影响定位精度问题，譬如前几年美国打阿富汗的时候，阿富汗地区的GPS信号一度误差非常大，但是误差大也不过是又原来的30米左右的精度变成了两三百米的精度误差。还是能够正常使用的。
GPS除了具备测量经纬度和高度的作用以外，GPS还具有其他一些功能，比如利用上一次定位的坐标和这次定位的坐标差进行测速，利用两次坐标差进行方向的定位，利用行进轨迹进行里程的计算和面积的计算等等。还有包括计算地理位置的月相，日初日落时间，潮汐，太阳月亮的方位，有些GPS内置电子气压计，还能计算大气压并且预测天气。
GPS是需要和卫星进行联系才能够定位的，城市里的水泥混凝土，树木，高架桥，天线，电线等都是干扰信号。因此城市里使用有时候会信号接受不到的情况发生。
选择 GPS手持接受机时候我们应该注意哪些呢。
第一，应该注意GPS的通道数量，一般民用GPS通道数量在2-8之间，专业GPS拥有12-14个通道。每与一颗卫星联系需要占用一个通道，也就是说通道数越多，在信号好的情况下你能联系到的卫星越多，自然定位精度也就越高。
第二，注意GPS的天线类型，传统GPS天线主要有两类，一类是平板天线，一类是螺旋天线，平板天线是有接受面的，最佳方式应该使得GPS水平放置，屏幕朝上以获得最佳信号。而螺旋天线则方便得多。直需要将GPS垂直放置，天线成螺旋柱状，360度全方位接收。
第三，注意GPS 的冷热启动时间和刷新频率。冷启动是指在一个陌生的环境下启动GPS直到GPS和周围卫星联系并且计算出坐标的时间。热启动是指在上次关机的地方没有过多移动启动GPS计算出结果的时间。冷启动一般在10分钟左右，热启动一般在两分钟左右，时间越短证明GPS的计算能力和信号接收能力越好。刷新频率是指GPS重新定位一次的时间。一般刷新频率尽量选择每秒/1次的，刷新频率越块越好。
第四，查看GPS的存储能力。一般GPS的存储能力会告诉你可以储存多少个航点，多少条航迹。航点就是位置点，储存该点的坐标值，高度值，并且可以编辑该点的名称，类型等。航迹是用来储存路线的。航迹其实是由多个航点构成，只不过此时的航点只储存坐标值而已。
第五，查看GPS 的物理参数。比如防水认证，抗干扰认证等。好的GPS应该抗干扰并且防水达到IPX-7级别的比较好。这个级别是指1米深的水中防水半小时。另外GPS最好具备能够漂浮的能力。否则一旦落水如果不漂浮，再防水也白搭了。
现在国际有两家公司是GPS比较专业的生产商，一个是麦哲伦公司，一个是高明公司。两家公司都是美国的。GPS在国际上占有的份额比较大。因此选择GPS时候尽量考虑这两家公司的产品比较合适。
五、卫星定位简介
我们知道，如果知道两个坐标点，我们可以确定一个平面内的一点，如果知道三个坐标点我们就能够知道空间当中的任意一点位置。而GPS可以利用三颗卫星进行经纬度X，Y的定位，而四颗卫星可以进行经纬度和高度X，Y，Z三维定位，四颗卫星三颗进行坐标定位，一颗卫星进行时钟矫正。由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。