全球定位系统(GPS)

全球定位系统(GPS)

全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其重要目标是为陆、海、空三大领域供给实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目标，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球笼罩率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。    

全球定位系统由三部分构成：(1)地面把持部分，由主控站(负责管理、和谐全部地面把持系统的 工作)、地面天线(在主控站的把持下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据主动收集中心)和通信援助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，散布在6个道平面上；(3)用户装置部分，重要由GPS吸收机和卫星天线组成。    

全球定位系统的重要特点：(1)全天候；(2) 全球笼罩；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)利用广泛多功效。    

全球定位系统的重要用处：(1)陆地利用，重要包含车辆导航、应急反响、大气物理观测、地球物理资源勘察、工程测试、变形监测、地壳运动监测、市政方案把持等；(2)海洋利用，包含远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋接济、海洋探宝、水文地质测试以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天利用，包含飞机导航、航空遥感姿势把持、低轨卫星定轨、导弹制导、航空接济和载人航天器防护探测等。

GPS卫星吸收机种类：根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用处分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。    

    经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功效系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用处、多机型的国际性高新技术产业。    

GPS原理：

24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期缭绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

    由于卫星的地位正确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到吸收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的地位(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与吸收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

    事实上，吸收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，吸收机可按卫星的星座散布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而进步精度。    

    由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA掩护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为进步定位精度，广泛采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站正确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。吸收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较正确的地位。实验表明，利用差分GPS，定位精度可进步到5米。    

GPS远景    

由于GPS技术所具有的全天候、高精度和主动测试的特点，作为先进的测试手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个利用领域。

随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府发布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受要挟的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球领域内得到改良，利用C/A码进行单点定位的精度由100米进步到20米，这将进一步推动GPS技术的利用，进步生产力、作业效率、科学程度以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元国民币。可见，GPS技术市场的利用远景非常可观。

GPS入门术语大全

GPS在户外运动中有广泛的利用， GPS不象电视或收音机，打开就能用，它更象一架相机，你需要有必定的知识。首先大家要弄清利用GPS时常碰到的一些术语：

1.坐标(coordinate)

　　有2维、3维两种坐标表现，当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能打算出本地的3微坐标：经度、纬度、高度，若只能收到3颗卫星的信号，它只能打算出2维坐标：精度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。大部分GPS不仅能以经/纬度(Lat/Long)的方法，显示坐标，而且还可以用UTM(Universal Transverse Mercator)等坐标系统显示坐标但我们一般还是利用LAT/LONG系统，这重要是由你所利用的地图的坐标系统决定的。坐标的精度在Selective Availability(美国防部为减小GPS正确度而履行的一种措施)打开时，GPS的程度精度在100-50米之间，视吸收到卫星信号的多少和强弱而定，若根据GPS的教唆，说你已经达到，那么四周看看，应当在大约一个足球场大小的面积内创造你的目标的。

　　在SA关闭时，精度能达到15米左右。高度的正确性由于系统结构的原因，更差些。经纬度的显示方法一般都可以根据自己的爱好选择，一般有\"hddd.ddddd\",\"hddd*mm.mmm\"\"，\"hddd*mm\"ss.s\"\"\"(其中的“*”代表“度”，以下同)地球子午线长是39940.67公里，纬度转变一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是40075.36公里，北京地区纬在北纬40度左右，纬度圈长为40075*sin(90-40),此地经度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以选定某个显示方法，并把各位数字转变一对应地面移动多少米记住，这样能在经纬度和实际里程间建立个大概的对应。大部分GPS都有打算两点距离的功效，可给出两个坐标间的正确距离。高度的显示会有英制和公制两种方法，进GPS的SETUP页面，设置成公制，这样在其他象速度、距离等的显示也都会成公制的了。

2.路标(Landmark or Waypoint)

GPS内存中保存的一个点的坐标值。在有GPS信号时，按一下\"MARK\"键，就会把当前点记成一个路标，它有个默认的一般是象\"LMK04\"之类的名字，你可以修正成一个易认的名字(字母用高低箭头输入)，还可以给它选定一个图标。路标是GPS数据核心，它是构成“路线”(见3)的基础。标记路标是GPS重要功效之一，但是你也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过打算机接口输入GPS，成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO功效(见5)的目标，也可以选进一条路线Route，见3.)作为一个支点。一般GPS能记载500个或以上的路标。

3.路线(ROUTE)

路线是GPS内存中存储的一组数据，包含一个起点和一个终点的坐标，还可以包含若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条\"腿\"(leg)。常见GPS能存储20条线路，每条线路30条\"腿\"。各坐标点可以从现有路标中选择，或是手工/打算机输入数值，输入的路点同时做为一个路标(Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的所有点都是对某个路标的引用，比如你在路标菜单下转变一个路标的名字或坐标，如果某条路线利用了它，你会创造这条线路也产生了同样的变更。可以有一条路线是\"生动\"(Activity)的。“生动”路线的路点是导向(见5)功效的目标。

4.前进方向(Heading)

GPS无指北针的功效，静止不动时它是不知道方向的。但是一旦动了起来，它就能知道自己的运动方向。GPS每隔一秒更新一次当前地点信息，每一点的坐标和上一点的坐标一比较，就可以知道前进的方向，请注意这并不是GPS头指的方向，它老人家是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的。不同GPS关于前进方向的算法是不同的，基础上是最近若干秒的前进方向，所以除非你已经走了一段并仍然在走直线，否则前进方向是不正确的，尤其是在拐弯的时候你会看到数值在变个不停。方向的是以多少度显示的，这个度数是手表表盘朝上，12点指向北方，顺时针转的角度。有很多GPS还可以用指向罗盘和标尺的方法来显示这个角度。一般同时还显示前进平均速度，也是根据最近一段的位移和时间打算的。

5.导向(Bearing)

导向功效在以下条件下起作用：

　　1.)以设定\"走向\"(GOTO)目标。\"走向\"目标的设定可以按\"GOTO\"键，然后从列表中选择一个路标。以后\"导向\"功效将导向此路标。

　　2.)目前有生动路线(Activity route)。生动路线一般在设置->路线菜单下设定。如果目前有运动路线，那么\"导向\"的点是路线中第一个路点，每达到一个路点后，主动指到下一个路点。

　　在\"导向\"页面上部都会标有当前导向路点名称(\"ROUTE\"里的点也是著名称的)。它是根据当前地位，打算出导向目标对你的方向角，以与\"前进方向\"雷同的角度值显示。同时显示离目标的距离等信息。读出导向方向，按此方向前进即可走到目标地。有些GPS把前进方向和导向功效联合起来，只要用GPS的头指向前进方向，就会有一个指针箭头指向前进方向和目标方向的偏角，跟着这个箭头就能找到目标。

6.日出日落时间(Sun set/raise time)

大多数GPS能够显示当地的日出、日落时间，这在打算出发/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期打算得到的，是指平原地区的日出、日落时间，在山区由于有山脊遮挡，日照时间根据状况要早晚各少半个小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间，在设置(setup)菜单里可以设置本地的时间偏移，对中国来说，应设+8小时，此值只与时间的显示有关。

7.足迹线(Plot trail)

　 GPS每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记载1024个以上足迹点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。足迹点的采样有主动和定时两种方法主动采样由GPS主动决定足迹点的采样方法，一般是只记载方向转折点，长距离直线行走时不记点；定时采样可以规定采样时间间隔，比如30秒、一分钟、5分钟或其他时间，每隔这么长时间记一个足迹点。在足迹线页面上可以明确地看到自己足迹的程度投影。你可以开端记载、结束记载、设置方法或清空足迹线。“足迹”线上的点都没著名字，不能单独引用，查看其坐标，重要用来画路线图(打算机下载路线?)和“回溯”功效。很多GPS有一种叫做“回溯”(Trace back)的功效，利用此功效时，它会把足迹线转化为一条“路线”(ROUTE)，路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用足迹线上大的转折点。

　　同时，把此路线激活为运动路线，用户即可按导向功效原路返回。要注意的是回溯功效一般会把回溯路线放进某一默认路线(比如route0)中，看你GPS的阐明书，利用前要先检查此线路是否已有数据，若有，要先用拷贝功效复制到另一条空线路中去，以免笼罩。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如\"T001\"之类，有的GPS定第二条回溯路线时会重用这些名字，这时即使你已经把旧的路线做了拷贝，由于路点引用的名字被重用了，所以路线也会转变，不是本来那条回溯路线了。请查看你GPS的利用阐明书，并试用以明确你的状况。有必要的话，对于需要长期保存的TraceBack路线，要拷贝到空闲路线，并重命名所有路点名字。

　　湖南省阳光电子技术学校常年开设：手机维修培训、家电维修培训、电工培训、电脑维修培训、焊工培训--面向全国火爆招生！网址：http://www.hnygpx.com 报名电话：0731-85579057)。百分百安置就业。颁发全国通用权威证书。采用我校多年来独创的“模块教学法”,理论与实践相联合、原理＋图纸＋机器三位一体的教学模式，半天理论，半天实践，通俗易懂，确保无任何基础者也能全面把持维修技巧、成为同行业中的佼佼者。包教包会包工作(一期不会，免费学会为止)。