一、GPS系统构成和运行原理
GPS系统包括三大部分：
                      空间部分—GPS卫星星座；
                      地面控制部分—地面监控系统；
                      用户设备部分—GPS信号接收机。

1.1  GPS卫星星座
GPS工作卫星及其星座由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度，即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度，一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。在两万公里高空的GPS卫星，当地球对恒星来说自转一周时，它们绕地球运行二周，即绕地球一周的时间为12恒星时。这样，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。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，最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时，因为导航卫星的原子钟时间也有偏差，即时间也是未知量，所以为了计算测站的三维坐标，必须观测4颗GPS卫星，称为定位星座。

1.2 地面监控系统
    对于导航定位来说，GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历，是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间，求出钟差。然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

1.3  GPS信号接收机
    GPS信号接收机的任务是：能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。
    静态定位中，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机高精度地测量GPS信号的传播时间，利用GPS卫星在轨的已知位置，解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所位于的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动，接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。
    接收机硬件和机内软件以及GPS数据的后处理软件包，构成完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元置于测站附近的适当地方，用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收单元制作成一个整体，观测时将其安置在测站点上。

二、模拟法的介绍
模拟法是科学研究中常用的一种方法，它不直接研究物理现象或过程的本身，而用与这些现象或过程相似的模型来进行研究。例如，用振动台模拟地震对工程结构物强度的影响；用在“风洞（高速气流装置）”中的工程结构物模型来模拟气流对工程结构的影响；用光测弹性法模拟工程构件内应力分布等。以上的模拟称为物理模拟，它们在模拟过程中保持着物理现象或过程的本质不变。另一种模拟——数学模拟，它是指两个不同本质的物理现象或过程可以用类似的数学方程来描述的模拟，如利用电场的电势模拟静电场的分布。
因为超声波和电磁波具有类似的性质，如波长短，能够在不同媒质界面上发生反射、折射，也能聚焦，而且，遵守几何光学上的定律，因此根据模拟法则，我们可以利用超声波模拟电磁波，利用多路超声波测距对目标定位模拟卫星利用电磁波对目标定位。