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GPS導(dǎo)航系統(tǒng),GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是什么意思

2010年03月10日 11:48 www.1cnz.cn 作者:佚名 用戶評論(0

GPS導(dǎo)航系統(tǒng),GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是什么意思

GPS百科名片
GPS 是英文Global Positioning System(全球定位系統(tǒng))的簡稱,而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀(jì)70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù),并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年3月,全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。在機械領(lǐng)域GPS則有另外一種含義:產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(Geometrical Product Specifications)-簡稱GPS。


目錄

GPS構(gòu)成
GPS術(shù)語
GPS原理
相對論為GPS提供了所需的修正
GPS前景
GPS特點
GPS功用
GPS應(yīng)用
GPS種類
GPS在新世紀(jì)的發(fā)展
電子地圖產(chǎn)品需求看GPS導(dǎo)航產(chǎn)品發(fā)展
中國GPS導(dǎo)航市場的發(fā)展GPS如何選購
GPS在汽車跟蹤器中的應(yīng)用
GPS與國家安全
全球四大GPS系統(tǒng)GPS最新發(fā)展趨勢
機械領(lǐng)域的GPS的原理
GPS地圖
GPS地圖升級 GPS構(gòu)成
GPS術(shù)語
GPS原理
相對論為GPS提供了所需的修正
GPS前景
GPS特點
GPS功用
GPS應(yīng)用
GPS種類GPS在新世紀(jì)的發(fā)展從電子地圖產(chǎn)品需求看GPS導(dǎo)航產(chǎn)品發(fā)展中國GPS導(dǎo)航市場的發(fā)展
GPS如何選購GPS在汽車跟蹤器中的應(yīng)用GPS與國家安全全球四大GPS系統(tǒng)
GPS最新發(fā)展趨勢機械領(lǐng)域的GPS的原理GPS地圖GPS地圖升級?


  
GPS構(gòu)成
  1。空間部分
  GPS的空間部分是由21顆工作衛(wèi)星組成,它位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有3 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息。GPS的衛(wèi)星因為大氣摩擦等問題,隨著時間的推移,導(dǎo)航精度會逐漸降低。
  2. 地面控制系統(tǒng)
  地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計算衛(wèi)星星歷、相對距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。
  3。用戶設(shè)備部分
  用戶設(shè)備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星,并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當(dāng)接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后,就可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù),接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進(jìn)行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內(nèi)電池自動充電。關(guān)機后,機內(nèi)電池為RAM存儲器供電,以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小,重量越來越輕,便于野外觀測使用。其次則為使用者接收器,現(xiàn)有單頻與雙頻兩種,但由于價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。
GPS術(shù)語
  1.GPS Generalized Processor Sharing 通用處理器共享
  2.GPS Global Positioning System 全球定位衛(wèi)星/系統(tǒng)
  3.[GPSS]General Purpose Systems Simulator通用系統(tǒng)模擬
  4.[DGPS]Differential GPS差分GPS,差分全球定位系統(tǒng)
  5.GPS Greenshire Phonetic Symbols 英韻注音法


GPS原理
  GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離,然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機的具體位置。要達(dá)到這一目的,衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀(jì)錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經(jīng)歷的時間,再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾,這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實距離,而是偽距(PR):當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時,會不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發(fā)射導(dǎo)航電文。GPS系統(tǒng)使用的偽碼一共有兩種,分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復(fù)周期一毫秒,碼間距1微秒,相當(dāng)于300m;P碼頻率10.23MHz,重復(fù)周期266.4天,碼間距0.1微秒,相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的,保密性能更佳。導(dǎo)航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調(diào)制出來,以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼;每三十秒重復(fù)一次,每小時更新一次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測碼、轉(zhuǎn)換碼、第1、2、3數(shù)據(jù)塊,其中最重要的則為星歷數(shù)據(jù)。當(dāng)用戶接受到導(dǎo)航電文時,提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離,再利用導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置,用戶在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。


  可見GPS導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導(dǎo)航電文。然而,由于用戶接受機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不可能總是同步,所以除了用戶的三維坐標(biāo)x、y、z外,還要引進(jìn)一個Δt即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù),然后用4個方程將這4個未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機所處的位置,至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號。
  GPS接收機可接收到可用于授時的準(zhǔn)確至納秒級的時間信息;用于預(yù)報未來幾個月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報星歷;用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個衛(wèi)星不同,隨時變化);以及GPS系統(tǒng)信息,如衛(wèi)星狀況等。
  GPS接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機的距離,由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差,故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距,精度約為20米左右,對P碼測得的偽距稱為P碼偽距,精度約為2米左右。
  GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號,進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù),將調(diào)制在載波上的信息去掉后,就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言,載波相位應(yīng)被稱為載波拍頻相位,它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測,保持對衛(wèi)星信號的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開始觀測時的接收機和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的,起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的,即整周模糊度,只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測值的精度高至毫米,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相對定位、并有一段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值,而要達(dá)到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。
  按定位方式,GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據(jù)一臺接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀測量,可用于車船等的概略導(dǎo)航定位。相對定位(差分定位)是根據(jù)兩臺以上接收機的觀測數(shù)據(jù)來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量,大地測量或工程測量均應(yīng)采用相位觀測值進(jìn)行相對定位。
  在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差,在定位計算時還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響,在進(jìn)行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,因此定位精度將大大提高,雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,在精度要求高,接收機間距離較遠(yuǎn)時(大氣有明顯差別),應(yīng)選用雙頻接收機。
相對論為GPS提供了所需的修正
  全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時信號提供緯度、經(jīng)度和高度的信息,精確的距離測量需要精確的時鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應(yīng)。
  準(zhǔn)確度在30米之內(nèi)的GPS接受器就意味著它已經(jīng)利用了相對論效應(yīng)。華盛頓大學(xué)的物理學(xué)家Clifford M. Will詳細(xì)解釋說:“如果不考慮相對論效應(yīng),衛(wèi)星上的時鐘就和地球的時鐘不同步。”相對論認(rèn)為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。Will計算出,每個GPS衛(wèi)星每小時跨過大約1.4萬千米的路程,這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。
  而引力對時間施加了更大的相對論效應(yīng)。大約2萬千米的高空,GPS衛(wèi)星經(jīng)受到的引力拉力大約相當(dāng)于地面上的四分之一。結(jié)果就是星載時鐘每天快45微秒, GPS要計入共38微秒的偏差。Ashby解釋說:“如果衛(wèi)星上沒有頻率補償,每天將會增大11千米的誤差。”(這種效應(yīng)實事上更為復(fù)雜,因為衛(wèi)星沿著一個偏心軌道,有時離地球較近,有時又離得較遠(yuǎn)。)
GPS前景
  由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點,作為先進(jìn)的測量手段和新的生產(chǎn)力,已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。
  隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,美國政府宣布2000年至2006年期間,在保證美國國家安全不受威脅的前提下,取消SA政策,GPS民用信號精度在全球范圍內(nèi)得到改善,利用C/A碼進(jìn)行單點定位的精度由100米提高到20米,這將進(jìn)一步推動GPS技術(shù)的應(yīng)用,提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量,刺激GPS市場的增長。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,在美國,單單是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng),2000年后的市場將達(dá)到30億美元,而在我國,汽車導(dǎo)航的市場也將達(dá)到50億元人民幣。可見,GPS技術(shù)市場的應(yīng)用前景非常可觀。
GPS特點
  全球定位系統(tǒng)的主要特點:
  (1)全球、 全天候工作。
  ①定位精度高。單擊定位精度優(yōu)于10m,采用差分定位,精度可達(dá)厘米級和毫米級。
  ②功能多,應(yīng)用廣。
  GPS系統(tǒng)的特點:高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應(yīng)用廣泛等。
  1、定位精度高
  應(yīng)用實踐已經(jīng)證明,GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達(dá)10-6,100-500KM可達(dá)10-7,1000KM可達(dá)10-9。在300-1500M工程精密定位中,1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm,與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較,其邊長較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。
  2、觀測時間短
  隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,軟件的不斷更新,目前,20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位,僅需15-20分鐘;快速靜態(tài)相對定位測量時,當(dāng)每個流動站與基準(zhǔn)站相距在15KM以內(nèi)時,流動站觀測時間只需1-2分鐘,然后可隨時定位,每站觀測只需幾秒鐘。
GPS功用
  全球定位系統(tǒng)的主要用途:(1)陸地應(yīng)用,主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等;(2)海洋應(yīng)用,包括遠(yuǎn)洋船最佳航程航線測定、船只實時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等;(3)航空航天應(yīng)用,包括飛機導(dǎo)航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護探測等。
GPS應(yīng)用
  主要是為船舶,汽車,飛機等運動物體進(jìn)行定位導(dǎo)航。例如:
   1.船舶遠(yuǎn)洋導(dǎo)航和進(jìn)港引水
  2.飛機航路引導(dǎo)和進(jìn)場降落
  3.汽車自主導(dǎo)航
  4.地面車輛跟蹤和城市智能交通管理
  5.緊急救生
  6.個人旅游及野外探險
  7.個人通訊終端(與手機,PDA,電子地圖等集成一體)
  1.電力,郵電,通訊等網(wǎng)絡(luò)的時間同步
  2.準(zhǔn)確時間的授入
  3.準(zhǔn)確頻率的授入
  1.各種等級的大地測量,控制測量
  2.道路和各種線路放樣
  3.水下地形測量
  4.地殼形變測量,大壩和大型建筑物變形監(jiān)測
  5.GIS應(yīng)用
   6.工程機械(輪胎吊,推土機等)控制
  7.精細(xì)農(nóng)業(yè)
  ◆GPS在道路工程中的應(yīng)用
  GPS在道路工程中的應(yīng)用,目前主要是用于建立各種道路工程控制網(wǎng)及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展,對勘測技術(shù)提出了更高的要求,由于線路長,已知點少,因此,用常規(guī)測量手段不僅布網(wǎng)困難,而且難以滿足高精度的要求。目前,國內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線路首級高精度控制網(wǎng),然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線加密。實踐證明,在幾十公里范圍內(nèi)的點位誤差只有2厘米左右,達(dá)到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度,同時也大大提前了工期。GPS技術(shù)也同樣應(yīng)用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視,可構(gòu)成較強的網(wǎng)形,提高點位精度,同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。GPS技術(shù)在隧道測量中也具有廣泛的應(yīng)用前景,GPS測量無需通視,減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié),因此,速度快、精度高,具有明顯的經(jīng)濟和社會效益。
  ◆GPS在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用
  三維導(dǎo)航是GPS的首要功能,飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導(dǎo)航器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新GPS應(yīng)用型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器、LCD顯示器組成。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)、計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。
  ◆GPS在長途客運車輛管理中的應(yīng)用(舉例)
  以國內(nèi)首套專業(yè)的GPS長途客運車輛管理系統(tǒng)——雅迅長途客運GPS智能管理系統(tǒng)為例,它就是結(jié)合了衛(wèi)星定位技術(shù)、GPRS/CDMA通訊業(yè)務(wù)、GIS技術(shù)、圖像采集技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫等技術(shù),在客運公司建立一個總控(C/S結(jié)構(gòu)和B/S結(jié)構(gòu)相結(jié)合),其它設(shè)為分控,公安部門和運管部門等各部門建立專控的中心系統(tǒng),系統(tǒng)由控制中心系統(tǒng)、無線通信平臺(GPRS/CDMA)、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)、車載設(shè)備四部分組成一個全天候、全范圍的駕駛員管理和車輛跟蹤的綜合平臺;系統(tǒng)可對注冊車輛實施動態(tài)跟蹤、監(jiān)控、拍照、行車記錄、管理、數(shù)據(jù)分析等功能,監(jiān)控車輛可以在電子地圖上顯示出來,并保存車輛運行軌跡數(shù)據(jù);操作終端可任意選擇服務(wù)器內(nèi)部局域網(wǎng)或國際互聯(lián)網(wǎng)對中心進(jìn)行訪問并可通過IE瀏覽器提供網(wǎng)上綜合客車管理數(shù)據(jù)分析控制系統(tǒng)(B/S結(jié)構(gòu));且系統(tǒng)軟其容量可隨時根據(jù)中心服務(wù)器和操作終端硬件配置進(jìn)行擴展,最大為五十萬輛,入網(wǎng)車輛不僅可以是長途客運車輛,也可以旅游車等社會車輛。同時系統(tǒng)還可以采用分組管理,不同類型的車輛歸入不同分組,便于管理人員的操作。
  GPS技術(shù)在導(dǎo)航儀中的應(yīng)用舉例
  國際領(lǐng)先GPS導(dǎo)航儀品牌:Ahada(艾航達(dá))――源自美國硅谷,現(xiàn)已登錄中國!
  產(chǎn)品核心功能:
  1) 地圖查詢
  ◎可以在操作終端上搜索你要去的目的地位置。
  ◎可以記錄你常要去的地方的位置信息,并保留下來,也和可以和別人共享這些位置信息。
  ◎模糊的查詢你附件或某個位置附近的如加油站,賓館、取款機等信息,
  2) 路線規(guī)劃
  ◎GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會根據(jù)你設(shè)定的起始點和目的地,自動規(guī)劃一條線路。
  ◎規(guī)劃線路可以設(shè)定是否要經(jīng)過某些途徑點。
  ◎規(guī)劃線路可以設(shè)定是否避開高速等功能。
  3) 自動導(dǎo)航
  ◎語音導(dǎo)航:
  用語音提前向駕駛者提供路口轉(zhuǎn)向,導(dǎo)航系統(tǒng)狀況等行車信息,就像一個懂路的向?qū)Ц嬖V你如何駕車去目的地一樣。導(dǎo)航中最重要的一個功能,使你無需觀看操作終端,通過語音提示就可以安全到達(dá)目的地。
  ◎畫面導(dǎo)航:
  在操作終端上,會顯示地圖,以及車子現(xiàn)在的位置,行車速度,目的地的距離,規(guī)劃的路線提示,路口轉(zhuǎn)向提示的行車信息。
  ◎重新規(guī)劃線路:
  當(dāng)你沒有按規(guī)劃的線路行駛,或者走錯路口時候,GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會根據(jù)你現(xiàn)在的位置,為你重新規(guī)劃一條新的到達(dá)目的地的線路。
GPS種類
  GPS衛(wèi)星接收機種類很多,根據(jù)型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型;根據(jù)用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。
   4.2.1 按接收機的用途分類
  1. 導(dǎo)航型接收機
  此類型接收機主要用于運動載體的導(dǎo)航,它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機一般采用C/A碼偽距測量,單點實時定位精度較低,一般為±10m,有SA影響時為±100m。 這類接收機價格便宜,應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同,此類接收機還可以進(jìn)一步分為:
  車載型——用于車輛導(dǎo)航定位;
  航海型——用于船舶導(dǎo)航定位;
  航空型——用于飛機導(dǎo)航定位。由于飛機運行速度快,因此,在航空上用的接收機要求能適應(yīng)高速運動。
  星載型——用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。由于衛(wèi)星的速度高達(dá)7km/s以上,因此對接收機的要求更高。
  2. 測地型接收機
  測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值進(jìn)行相對定位,定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較貴。
  3. 授時型接收機
  這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時,常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。
  4.2.2 按接收機的載波頻率分類
   單頻接收機
  單頻接收機只能接收L1載波信號,測定載波相位觀測值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響,單頻接收機只適用于短基線(<15km)的精密定位。
  雙頻接收機
  雙頻接收機可以同時接收L1,L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣,可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響,因此雙頻接收機可用于長達(dá)幾千公里的精密定位。
  4.2.3 按接收機通道數(shù)分類
   GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號,為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號,以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號的跟蹤、處理和量測,具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據(jù)接收機所具有的通道種類可分為:
  多通道接收機
  序貫通道接收機
  多路多用通道接收機
  4.2.4 按接收機工作原理分類
  碼相關(guān)型接收機
  碼相關(guān)型接收機是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。
  平方型接收機
  平方型接收機是利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號,來恢復(fù)完整的載波信號,通過相位計測定接收機內(nèi)產(chǎn)生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差,測定偽距觀測值。
  混合型接收機
  這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點,既可以得到碼相位偽距,也可以得到載波相位觀測值。
  干涉型接收機
  這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源,采用干涉測量方法,測定兩個測站間距離。
  經(jīng)過20余年的實踐證明,GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導(dǎo)航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。 GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
  ◆測地型GPS
  測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值 進(jìn)行相對定位,定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格較貴。根據(jù)使用用途和精度,又分為靜態(tài)(單頻)接收機和動態(tài)(雙頻)接收機即RTK.
  目前,在GPS技術(shù)開發(fā)和實際應(yīng)用方面,國際上較為知名的生產(chǎn)廠商有美國Trimble(天寶)導(dǎo)航公司、瑞士Leica Geosystems(徠卡測量系統(tǒng))、日本TOPCON(拓普康)公司,國內(nèi)廠家主要有南方測繪、中海達(dá)、華測、科力達(dá)等。
  南方測繪的GPS接收機產(chǎn)品主要有RTK S82、S86、藍(lán)牙靜態(tài)GPS等。其中S82采用一體化設(shè)計,集成GPS天線、UHF數(shù)據(jù)鏈、OEM主板、藍(lán)牙通訊模塊、鋰電池,其RTK定位精度:平面±(2cm+1ppm),垂直±(3cm+1ppm);靜態(tài)后處理精度:平面±(5mm+0.5ppm),垂直±(10mm+1ppm);單機定位精度:1.5m(CEP);碼差分定位精度:0.45m(CEP)。
  中海達(dá)測繪的GPS接收機產(chǎn)品主要包括靜態(tài)一體化接收機HD-8200G和GD-8200X,其中HD-8200G配備有無線遙控器,可遠(yuǎn)距離查看衛(wèi)星狀況等關(guān)鍵信息,8200X配備有語音導(dǎo)航功能,可通過面板直接設(shè)置靜態(tài)采集關(guān)鍵參數(shù)衛(wèi)星高度角和采樣間隔。RTK產(chǎn)品主要有珠峰HD-5800、V8 CORS RTK、V8 GNSS RTK。RTK作業(yè)精度:靜態(tài)后處理精度: 平面:±2.5mm+1ppm,高程:±5.0mm+1ppm,RTK定位精度: 平面:±1cm+1ppm,高程:±2cm+1ppm,碼差分定位精度:0.45m(CEP),單機定位精度:1.5m(CEP)。V8具有八大創(chuàng)新技術(shù)。
  華測的GPS接收機產(chǎn)品主要有X60CORS、X20單頻接收機、X90一體化RTK、X60雙頻接收機等。國內(nèi)通過中華人民共和國制造計量器具許可證獲得的精度最高的產(chǎn)品,其中,X90為28通道雙頻GPS接收機,集成雙頻GPS接收機、雙頻測量型GPS天線、UHF無線電、進(jìn)口藍(lán)牙模塊和電池,動態(tài)精度:水平10mm+1ppm,垂直20mm+1ppm;靜態(tài)精度:水平5mm+1ppm,垂直10mm+1ppm,能達(dá)到10-30公里的作用范圍(因?qū)嶋H地域情況有所差別),既可以承受從3米高度跌落到堅硬的地面,也可浸入水下1米深處進(jìn)行測量。X90具有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK、碼差分等多種測量模式,精度范圍為毫米級到亞米級。 而且可與天寶,徠卡等主流品牌聯(lián)合作業(yè)。
  科力達(dá)GPS是一個新興品牌,主要型號有風(fēng)云K9和靜態(tài)K7。科力達(dá)風(fēng)云K9雙頻RTK GPS接收機帶電池重量0.8kg,為國內(nèi)最輕一款GPS接收機,采用密封橡膠圈設(shè)計,防塵防水等級達(dá)到IP67。堅固輕便的外殼,抗2米自然跌落,2W低功耗,數(shù)據(jù)更新率高達(dá)20Hz,信號重捕獲:0.5~1.0秒。靜態(tài)精度:平面±3mm+1ppm,高程±5mm+1ppm;RTK精度:平面±1cm+1ppm,高程±2cm+1ppm;碼差分定位精度:0.45m(CEP);單機定位精度:1.5m(CEP)。采用PAC和Vision 相關(guān)技術(shù),能夠有效消除來自天線附近或強多路徑干擾環(huán)境下的多路徑干擾信號,具有高精度、高可靠性和高數(shù)據(jù)采樣率的特點,經(jīng)升級可支持俄羅斯的GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng),從而實現(xiàn)GPS+GLONASS雙星系統(tǒng)定位能力。
  ◆車載GPS
  當(dāng)通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時候,稱為車載GPS,但光有定位還不行,還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS持有人那里,我們稱為第三方。所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了GSM網(wǎng)絡(luò)通訊(手機通訊),通過GSM網(wǎng)絡(luò)用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過微機解讀短信電文,在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現(xiàn)了車載GPS定位。 與此同時,在車上安裝相應(yīng)的探測傳感器,利用車載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)通訊功能,同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方,或者把這個報警電話、短信直接發(fā)送到車主手機上,完成車載GPS防盜報警。這里可以看出,車載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)部分實際上是一個智能手機,可以和第三方互相通訊,還可以把車輛被搶,司機被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方。 所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。
  目前市場銷售很廣闊,經(jīng)常被大家提及的是一般的民用的導(dǎo)航gps,這樣的gps主要是給汽車定位,導(dǎo)航。目前越來越發(fā)達(dá)的道路,錯綜復(fù)雜的高架橋給駕駛者越來越難分辨道路。導(dǎo)航車載gps的確是給駕駛者帶來了極大的方便!
  而且現(xiàn)在的導(dǎo)航gps還具有提前預(yù)警電子眼、查詢?nèi)珖糜尉包c、酒店等服務(wù)。的確是旅游帶來了極大的方便!
  ◆類似車載GPS
  類似車載GPS終端的還有定位手機、個人定位器等。GPS衛(wèi)星定位由于要通過第三方定位服務(wù),所以要交納不等的月/年服務(wù)費。
  目前所有的GPS定位終端,都沒有導(dǎo)航功能。因為再需要增加硬件和軟件,成本提高。
  我們在電視里看到的車載GPS廣告,和上述的車載GPS完全是兩回事。它是一種GPS導(dǎo)航產(chǎn)品,當(dāng)需要導(dǎo)航時,首先定位,也就是導(dǎo)航的起點,這與真正的GPS定位是不同的,它不能把定位信息傳送到第三方和持有人那里,因為導(dǎo)航儀中缺少手機功能。比如你把導(dǎo)航儀放在車?yán)铮闩笥寻衍嚱栝_走了,導(dǎo)航儀不能發(fā)信息給你,那你就無法查找車輛位置。所以導(dǎo)航儀是不能定位的。
  你說我買的是導(dǎo)航手機該行了吧,你想想,你把導(dǎo)航手機放在車上,現(xiàn)在車被盜了,那個手機會自己給你或第三方打電話發(fā)短信嗎?它是需要人來操作的。所以說目前的導(dǎo)航終端都沒有定位功能。
  導(dǎo)航終端可以導(dǎo)航路線,讓你在陌生的地方不迷路,劃出路線讓你到達(dá)目的地,告訴你自己當(dāng)前位置,和周邊的設(shè)施等等。
  中國目前在GPS應(yīng)該上取得了很大的市場.其中有很多公司是導(dǎo)航的.但是也有在GPS行業(yè)做定位管理的。
  各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)軟件、GSM和GPRS移動智能車載終端、系統(tǒng)的二次開發(fā)車輛監(jiān)控系統(tǒng)整體搭建方案.系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于公安,醫(yī)療,消防,交通,物流等領(lǐng)域。該方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移動多媒體處理器硬件和由NXP與合作伙伴ALK Technologies聯(lián)合開發(fā)的軟件。NXP聲稱,該方案提供了設(shè)計師搭建一個帶導(dǎo)航能力的低成本、多媒體功能豐富的便攜式媒體播放器所需的一切,這些多媒體功能包括:MP3播放、標(biāo)準(zhǔn)和高清晰度視頻播放和錄制、FM收音、圖像存儲和游戲。NXP以其運行于PNX0190上的swGPS Personal軟件來實現(xiàn)GPS計算,從而取代了一個GPS基帶處理器,進(jìn)而降低了材料清單(BOM)成本并支持現(xiàn)場升級。
  跟隨GPS 的一系列關(guān)聯(lián)的應(yīng)用都設(shè)計到數(shù)學(xué)和算法,和GIS系統(tǒng),地圖投影,坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換!
  由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,以及人為的SA保護政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù),建立基準(zhǔn)站(差分臺)進(jìn)行GPS觀測,利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo),與觀測值進(jìn)行比較,從而得出一修正數(shù),并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后,與自身的觀測值進(jìn)行比較,消去大部分誤差,得到一個比較準(zhǔn)確的位置。實驗表明,利用差分GPS(DGPS),定位精度可提高到5米。
  GPS預(yù)警器
  GPS預(yù)警器是通過GPS衛(wèi)星在GPS預(yù)警器中設(shè)定坐標(biāo)來完成的,比如遇到一個電子眼,然后通過相關(guān)設(shè)備在電子眼的正下方設(shè)立一個坐標(biāo),這樣,使得裝上這個坐標(biāo)點數(shù)據(jù)的預(yù)警器到達(dá)這個點時,在達(dá)到坐標(biāo)點的前300米左右就會開始預(yù)警,告訴車主前面有電子眼測速,不能超速駕駛,這樣就起到一個預(yù)警作用。這樣的準(zhǔn)確率跟數(shù)據(jù)點的多少是有關(guān)系的,主要就是利用衛(wèi)星的定位來實現(xiàn)了。
  試機辨真假
  記者通過汽車美容店的一朋友協(xié)助,挑選了4款所謂的“GPS預(yù)警機”,通過調(diào)研和試機對比,確認(rèn)其中一款是冒牌GPS的“電子狗”。并得出以下結(jié)論:
  A. GPS預(yù)警器:一個預(yù)警點報警一次,單向預(yù)警;定點報警,不受干擾;預(yù)警準(zhǔn)確率可達(dá)98%以上。可選擇的音樂和語音種類多,音質(zhì)較好。
  B.假GPS預(yù)警器:同一個預(yù)警點報警兩次(駛向預(yù)警點和離開預(yù)警點都報警);會受某些公共設(shè)施如電塔干擾誤報警;多有漏報,準(zhǔn)確性率低不足70%;報警音樂和語音單一,音質(zhì)較差
  GPStar智能GPS系統(tǒng)
  主要由兩大部分組成,即:本地的監(jiān)控中心軟件管理平臺和遠(yuǎn)程的GPS智能車載終端。遠(yuǎn)程的GPS智能車載終端將車輛所處的位置信息、運行速度、運行軌跡等數(shù)據(jù)傳回到監(jiān)控中心,監(jiān)控中心接收到這些數(shù)據(jù)后,會立即進(jìn)行分析、比對等處理,并將處理結(jié)果以正常信息或者報警信息兩類形式顯示給管理員,由管理員決定是否要對目標(biāo)車輛采取必要措施。
GPS在新世紀(jì)的發(fā)展
  進(jìn)入21世紀(jì),全球定位系統(tǒng)(GPS)在各方面的應(yīng)用都將加強和發(fā)展。本文對GPS走向21世紀(jì)時的最新發(fā)展情況,特別是當(dāng)前國際GPS服務(wù)(1GS)的產(chǎn)品內(nèi)容、應(yīng)用和服務(wù)等方面作重點介紹。
  一 、GPS連續(xù)運行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)的發(fā)展
  在全球地基GPS連續(xù)運行站(約200個)的基礎(chǔ)上所組成的IGS(International GPS Service),是GPS連續(xù)運行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)的范例。它無償向全球用戶提供GPS各種信息,如GPS精密星歷、快速星歷、預(yù)報星歷、IGS站坐標(biāo)及其運動速率、IGS站所接收的GPS信號的相位和偽距數(shù)據(jù)、地球自轉(zhuǎn)速率等。這些信息在大地測量和地球動力學(xué)方面支持了無數(shù)的科學(xué)項目,包括電離層、氣象、參考框架、精密時間傳遞、高分辨的推算地球自轉(zhuǎn)速率及其變化、地殼運動等。
  (1) IGS現(xiàn)在提供的軌道有三類:一是最終(精密)軌道,要在10—12天以后得到它,常用于精密定位;二是快報軌道,要在1天以后得到,它常用于大氣的水汽含量、電離層計算等;還有一類是預(yù)報軌道。
  關(guān)于對GPS星鐘偏差方面的估計,目前只有兩個IGS分析中心提供。IGS目前近200個永久連續(xù)運行的全球跟蹤站中,使用的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)近70個,其中約30個使用氫鐘,約20個使用銫原子鐘,約20個使用銣原子鐘,其余的使用GPS內(nèi)部的晶體震蕩器。
  (2) IGS還提供極移和世界時信息。IGS公布的最終的每日極坐標(biāo)(x,y),其精度為±0.1mas,快報的相應(yīng)精度為±0.2mas。GPS作為一種空間大地測量技術(shù),本身并不具備測定世界時(UT)的功能,但由于一方面GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)和UT相關(guān),另一方面,也和測定地球自轉(zhuǎn)速率有關(guān),而自轉(zhuǎn)速率又是UT的時間導(dǎo)數(shù),因此IGS仍能給出每天的日長(LOD)值。IGS現(xiàn)在還能進(jìn)一步求定章動項和高分辨率的極移(達(dá)每2小時1次,而不是現(xiàn)在的1天1次),后者主要源于IGS各觀測站觀測質(zhì)量的提高,數(shù)據(jù)傳輸迅速和及時,以及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn),并沒有本質(zhì)的改變,而前者卻是技術(shù)上的一個跨躍。
  (3) IGS提供的一個極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運行站(跟蹤站)的坐標(biāo)、相應(yīng)的框架、歷元和站移動速度。前者精度好于1cm,后者精度好于1mm/y。IGS站坐標(biāo)所采用的坐標(biāo)參考框架是和IERS互相協(xié)調(diào)的。1993年末開始使用ITRF91,1994年使用ITRF92,1995年到1996年中期使用ITRF93,1996年中期到1998年4月一直使用ITRF94,1998年3月1日轉(zhuǎn)而采用ITRF96,1999年8月1日開始IGS采用ITRF97。
  (4) IGS在測定短期章動方面的新貢獻(xiàn)。眾所周知,地球自轉(zhuǎn)軸在地球表面上的移動稱為極移,而它在慣性空間中的運動稱為歲差和章動。
  GPS技術(shù)不能確定UT,而只能確定日長。同樣這一原則也適用于章動,即GPS數(shù)據(jù)不能測定章動的經(jīng)度和傾角,但能確定這些量的時間變率(對時間的導(dǎo)數(shù))。基于這一原理,用了3年的每天的ψ和ε值的資料,估算短期章動項的章動振幅,并與VLBI結(jié)果作了比較。結(jié)論認(rèn)為,就測定章動短周期項而言,GPS方法優(yōu)于VLBI,而對超過1個月以上的長周期而言,VLBI較優(yōu)。
  由于對GPS技術(shù)的IGS作出了如此大的成績和貢獻(xiàn),因此1999年9月各國的VLBI站和SLR站決定也組織類似于IGS的相應(yīng)的IVS和IVRS。法國的DORIS和德國的PRARE也正在考慮成立類似模式的國際組織。力求使這類空間大地測量觀測系統(tǒng)組織起來,提高效率、提高精度和可靠性。
  就地區(qū)性的GPS連續(xù)運行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)而言,發(fā)達(dá)國家也已做了很多這方面工作,取得了進(jìn)展。在美國布設(shè)了GPS“連續(xù)運行參考站”(CORS)系統(tǒng)。它由美國大地測量局(NGS)負(fù)責(zé),該系統(tǒng)的當(dāng)前目標(biāo)是(1)使美國各地的全部用戶能更方便的利用它來達(dá)到厘米級水平的定位和導(dǎo)航;(2)促進(jìn)用戶利用CORS來發(fā)展GIS;(3)監(jiān)測地殼形變;④求定大氣中水汽分布;⑤監(jiān)測電離層中自由電子濃度和分布。
  截止1999年9月CORS已有156個站,而美國NGS宣布為了強化CORS系統(tǒng),從現(xiàn)在起,以每個月增加3個站的速度來改善該系統(tǒng)的空間覆蓋率。此外,CORS的數(shù)據(jù)和信息包括接收的偽距和相位信息、站坐標(biāo)、站移動速率矢量、GPS星氣、站四周的氣象數(shù)據(jù)等,用戶可以通過信息網(wǎng)絡(luò),如Internet很容易下載而得到。
  英國建立的“連續(xù)運行GPS參考站”(COGPS)系統(tǒng)的功能和目標(biāo)類似于上述CORS,但結(jié)合英國本土情況還多了一項監(jiān)測英倫三島周圍的海平面相對和絕對變化的任務(wù)。英國的COGPS由測繪局、環(huán)保局、氣象局、農(nóng)業(yè)部、海洋實驗室共同負(fù)責(zé)。目前已有近30個GPS連續(xù)運行站,今后的打算是擴建COGPS系統(tǒng)和建立一個中心,其主要任務(wù)是傳輸、提供、歸檔、處理和分析GPS各站數(shù)據(jù)。
  日本已建成全國近1200個GPS連續(xù)運行站網(wǎng)的綜合服務(wù)系統(tǒng)。目前它在以監(jiān)測地殼形變、預(yù)報地震為主功能的基礎(chǔ)上,結(jié)合氣象和大氣部門開展GPS大氣學(xué)的服務(wù)。
  二、 GPS應(yīng)用于電離層監(jiān)測
  GPS在監(jiān)測電離層方面的應(yīng)用,也是GPS空間氣象學(xué)的開端。太空中充滿了等離子體、宇宙線粒子、各種波段的電磁輻射,由于太陽常在1秒鐘內(nèi)拋出百萬噸量級的帶電物,電離層由此而受到強烈干擾,這是空間氣象學(xué)研究的一個對象。通過測定電離層對GPS訊號的延遲來確定在單位體積內(nèi)總自由電子含量(TEC),以建立全球的電離層數(shù)字模型。
  GPS衛(wèi)星發(fā)射L1和L2。兩個載波。由這兩個載波可以削弱電離層對GPS定位的影響,或者說可以求定電離層折射。因為這一折射和載波頻率有關(guān)。
  當(dāng)人們建立地區(qū)或全球電離層數(shù)字模型時,總是作簡化的假定,所有自由電子含量都表示在一個單層面上,該面離地面高為H。這樣的話,電子含量正可以用在接收機和衛(wèi)星連線與此單層面交點(刺入點)處的電子含量Es表示,它可以視為E與刺入點處天頂距Z'的函數(shù)Ecos Z'=Es。可以將在球面上的電子濃度Es加以模型化,例如寫成經(jīng)緯度的球諧函數(shù)等,這方面有很多專家提出了各種模型。IGS提出了一種電離層地圖的交換格式(10nosphere Map Exchange Format,IONEX—Format),它的作用是使基于各種理論和技術(shù)所獲得的電離層地圖能在統(tǒng)一規(guī)格的基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合和比較。電離層模型有各不相同的理論基礎(chǔ),而取得的數(shù)據(jù)來源的技術(shù)也不同,數(shù)據(jù)覆蓋面也不完整,所以目前只能將IGS和全球各種TEC的圖和GPS衛(wèi)星訊號的差分碼偏差(differential code biases—DCBS)用IONEX形式向全世界用戶提供,下一步將通過比較,逐步聯(lián)合起來。
  三、 GPS應(yīng)用于對流層監(jiān)測
  在GPS應(yīng)用中,早期主要是軌道誤差影響定位精度,而且早期的GPS基線相對來說比較短,高差不大,因此對對流層的研究沒有給予很大的重視。直到近期由于GPS軌道精度大大提高后,對流層折射已成為限制GPS定位精度提高的一個重要障礙。假設(shè)一個高程基本為零的地區(qū),接收機所接收的GPS訊號從天頂方向傳來的話,其延遲可以達(dá)到2.2—2.6m這一量級,而2小時內(nèi)這一延遲變化可達(dá)10cm不是少見的(所以IGS分析中心提供的對流層參數(shù)是用2小時間隔一次)。也由于這個實際情況,對流層折射要顧及其隨機過程的變化來加以模型化。
  在GPS應(yīng)用于對流層研究中,IGS的快速軌道和預(yù)報軌道信息對于天氣預(yù)報會起重大作用。此外,IGS通過德國GFZ的“IGS對流層比較和協(xié)調(diào)中心”提供的每2小時的對流層天頂延遲系列就象是控制點,對于區(qū)域性或局部性的對流層研究來說,可以起到對流層延遲絕對值的標(biāo)定作用。
  與地基GPS大氣監(jiān)測不同,星基或空基GPS掩星法測定氣象的技術(shù)有覆蓋面廣,垂直分辨好,數(shù)據(jù)獲取速度快的優(yōu)點。這一技術(shù)的原理是將GPS接收機放在某一低軌衛(wèi)星(LEO)或飛行器的平臺上,該GPS接收機一方面起到對該衛(wèi)星(或飛行器)精確定軌的作用,同時又應(yīng)用GPS掩星技術(shù)起到大氣探測器的作用。在1997年進(jìn)行的GPS/MET研究項目,證實了這個設(shè)想是可行的。預(yù)定于2000年4月發(fā)射的CHAMP衛(wèi)星要利用GPS掩星法進(jìn)行全球?qū)α鲗诱凵?包括大氣可降水分)的測定。
  在今后幾年中,還有阿根廷的SAC—C,我國***的COS—MIC,這些LEO衛(wèi)星都要用星載GPS來定軌和利用掩星法測大氣。
  今后利用星載GPS的氣象和電子濃度截面數(shù)值,結(jié)合地面GPS站數(shù)據(jù),作成層折圖像提供使用。今后3年中GPS/MET項目研究還要進(jìn)行6次,預(yù)計它將在天氣預(yù)報、空間天氣預(yù)報、氣象監(jiān)測方面做出巨大貢獻(xiàn)。
  四 、GPS作為衛(wèi)星測高儀的應(yīng)用
  多路徑效應(yīng)是GPS定位中的一種噪音,至今仍是高精度GPS定位中一個很不容易解決的“干擾”。過去幾年利用大氣對GPS信號延遲的噪聲發(fā)展了GPS大氣學(xué),目前也正在利用GPS定位中的多路徑效應(yīng)發(fā)展GPS測高技術(shù),即利用空載GPS作為測高儀進(jìn)行測高。它是通過利用海面或冰面所反射的GPS信號,求定海面或冰面地形,測定波浪形態(tài),洋流速度和方向。通常衛(wèi)星測高或空載測高測的是一個點,連續(xù)測量結(jié)果在反向面上是一個截面,而GPS測高則是測量有一定寬度的帶,因此可以測定反射表面的起伏(地形)。據(jù)報告,試驗時在空載平面安裝2臺GPS接收機,1臺天線向上用于對載體的定位,1臺天線向下,用于接收GPS在反射面上的訊號。美國在海上作了測定洋流和波浪的試驗。丹麥在格凌蘭作了測定冰面地形及其變化的試驗。
從電子地圖產(chǎn)品需求看GPS導(dǎo)航產(chǎn)品發(fā)展
  隨著我國城市建設(shè)和改造步伐加快,城區(qū)道路不斷新建,錯綜復(fù)雜的道路交通甚至衍生出一批以指路為業(yè)者。新建的樓堂館所,新鋪的柏油馬路讓一些本來熟悉的地方變得陌生,縱橫交錯的城市道路,形態(tài)各異的立交橋,使得本城市的居民出門都不得不經(jīng)常查看地圖。有數(shù)據(jù)表明,每年北京圖書大廈銷售排行榜的前三名中一定有地圖。
  地圖的銷售火爆一方面反應(yīng)了城市的發(fā)展日新月異,另一方面也體現(xiàn)了人們對快節(jié)奏生活的追求,便捷準(zhǔn)確的到達(dá)目的地不僅可以節(jié)省寶貴的時間,對開車一族來說更是節(jié)約了高昂的燃油費用。對于熟悉網(wǎng)絡(luò)的年輕人開始逐漸使用網(wǎng)絡(luò)上的電子地圖。各大門戶網(wǎng)站都努力提供電子地圖的查詢服務(wù),通過互聯(lián)網(wǎng)向網(wǎng)民提供位置和導(dǎo)航服務(wù)。我們在電腦上輸入關(guān)鍵詞“電子地圖”,谷歌上相關(guān)網(wǎng)頁約有14,400,000篇,百度約有20,300,000篇。使用網(wǎng)上地圖已經(jīng)成為網(wǎng)民的一種習(xí)慣,而Yahoo上30%的搜索請求也與本地化資料相關(guān)“去哪不知道怎么走?上網(wǎng)查一下電子地圖。”成了當(dāng)今人們常掛在嘴邊的話。
  手持GPS導(dǎo)航產(chǎn)品將進(jìn)入快速發(fā)展期
  對目的地及周邊環(huán)境的精準(zhǔn)查詢需求帶動了GPS導(dǎo)航產(chǎn)品市場的繁榮。據(jù)相關(guān)統(tǒng)計,歐美國家導(dǎo)航設(shè)備普及率達(dá)到90%,日本更是超過95%。一項對3G應(yīng)用的展望和創(chuàng)意的專業(yè)調(diào)查顯示,17.79%的被調(diào)查者選擇了3G網(wǎng)絡(luò)視頻對話,15.34%的被調(diào)查者選擇了GPS/地圖搜索,在3G時代來臨之際,人們對GPS/電子地圖的關(guān)注,足以顯現(xiàn)它對日常生活中的重要性。
  此外,消費及市場需求也促使導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)發(fā)展和走向成熟。2005年,我國民用汽車保有量就達(dá)到了3160萬輛,但是裝載導(dǎo)航設(shè)備的車輛,還不足2%。盡管不少汽車廠家對其高端車型在出廠前就安裝了導(dǎo)航系統(tǒng),對其他低端車型也會有選裝導(dǎo)航產(chǎn)品的服務(wù),但價格不菲的車載導(dǎo)航儀(花冠的GPS選裝件一項就價值1.5萬元,而后裝型價格也在7000元左右)讓不少買車的人放棄了實用性很強的導(dǎo)航配置。按照私人汽車擁有量年均增速20%測算,對導(dǎo)航產(chǎn)品的需求也是一個很大的增量。
  在日本,車載導(dǎo)航市場滲透率由1992 年的0.4%,到2000年滲透率提高到33%,目前達(dá)到50%。歐盟車載導(dǎo)航市場市場晚于日本啟動,到2004年,車載導(dǎo)航儀的市場滲透率也達(dá)到了 12%。如果中國車載導(dǎo)航儀市場的發(fā)展節(jié)奏與日本和歐盟市場相似,車載導(dǎo)航儀的市場滲透率到2009年將達(dá)到10%,而手持導(dǎo)航設(shè)備市場的發(fā)展速度大大快于車載導(dǎo)航儀市場。因此有分析師認(rèn)為,手持導(dǎo)航儀會象MP3、數(shù)碼相機等日常消費者電器一樣,市場的發(fā)展速度將大大快于車載導(dǎo)航儀市場,中國將最終成為世界上最大的手持導(dǎo)航產(chǎn)品消費國。
  
  GPS導(dǎo)航產(chǎn)品有利改善電子地圖市場混亂的現(xiàn)狀
  在我國地圖搜索行業(yè)目前還屬于政府管制,特別是 2007年國家測繪局最新《地圖管理規(guī)定》中,對頒發(fā)地圖測繪牌照和電子地圖運營牌照做出了限制。也就是說要進(jìn)行地圖搜索的運營必須通過政府的嚴(yán)格審核。目前,互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的地圖市場秩序比較混亂,99%的互聯(lián)網(wǎng)地圖存在違法違規(guī)問題。市場上的GPS導(dǎo)航儀有很大一部分是劣質(zhì)產(chǎn)品,而且成本都很低,市場價格倒是高的離譜,價格很不透明。
  當(dāng)今市場上導(dǎo)航儀的幾個類型
  縱觀國內(nèi)的GPS導(dǎo)航市場,從價格不到千元的手持產(chǎn)品到高達(dá)萬元的車載導(dǎo)航系統(tǒng),功能款式各異,但由于車載導(dǎo)航儀價格高并且不利于隨身攜帶因此除購車時會選裝外,大家更樂于接受小巧便捷式的手持產(chǎn)品。從銷售上看,占據(jù)市場中堅地位是導(dǎo)航儀中的中高端產(chǎn)品,這些產(chǎn)品的普遍價格均在2500元至3500上下,相比于市面上千元以下的低端GPS,這些產(chǎn)品無論是在外型設(shè)計還是性能等方面都更勝一籌。而購買使用導(dǎo)航儀的消費群大多為收入穩(wěn)定的白領(lǐng)階層。年輕時尚好動的他們更樂于接受科技對生活帶來的便利。
中國GPS導(dǎo)航市場的發(fā)展
  中國GPS導(dǎo)航的市場潛力巨大。截至到2005年底,中國擁有車載導(dǎo)航設(shè)備的車輛不足10萬輛,相對于3000萬輛的汽車總數(shù)來說,普及率不到1%。而日本的汽車車載導(dǎo)航安裝率高達(dá)59%,歐美約占25%。2006年便攜導(dǎo)航市場應(yīng)該有近5億元的規(guī)模,而隨著市場的高速發(fā)展及新品牌的層出不窮,預(yù)計2009年中國汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng)終端的銷售額將接近100億元。
  剛剛過去的2008年,被人們稱為中國的“3G元年”。眾所周知,目前在國內(nèi)通信領(lǐng)域,最火的就是正在試運行的TD-SCDMA——3G標(biāo)準(zhǔn)。作為新一代的通信技術(shù),3G帶給人們非常多的期許。3G牌照的全面發(fā)放,也成了人們共同關(guān)注的焦點。其實在國內(nèi)的GPS導(dǎo)航領(lǐng)域也在經(jīng)歷著一場蛻變,第三代PND類導(dǎo)航產(chǎn)品的應(yīng)運而生,已經(jīng)把人們帶進(jìn)了全新的導(dǎo)航時代。
  衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中發(fā)揮著越來越重要的作用,將成為十一五”發(fā)展的亮點。在“十一五”期間,衛(wèi)星導(dǎo)航在其它領(lǐng)域如航空、海路、鐵路、建筑、電信、電力等方面的應(yīng)用都會有很大的發(fā)展空間。
  衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三方面:一是衛(wèi)星導(dǎo)航的多系統(tǒng)并存,使系統(tǒng)可用性得以提高,應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏鼜V闊;二是多元組合導(dǎo)航技術(shù)正在得到推廣應(yīng)用,主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術(shù)等的組合應(yīng)用;三是衛(wèi)星導(dǎo)航與無線通信等其它高技術(shù)相結(jié)合,如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、便攜式PC、PDA和手表等通信、安全和消費類電子產(chǎn)品中,從根本上促進(jìn)了IT技術(shù)的整體發(fā)展。
  
GPS如何選購

  一、質(zhì)量過硬、認(rèn)證齊全、安全第一
  在選擇GPS導(dǎo)航產(chǎn)品時,軟件和硬件的配置非常重要。一般來說專業(yè)品牌廠商的硬件配置是比較值得信賴的。一些山寨的GPS廠商經(jīng)常編造硬件的配置,在液晶屏、GPS芯片、處理器等方面難以保證產(chǎn)品質(zhì)量。他們整個GPS產(chǎn)品的生產(chǎn)過程無非是將一些硬件進(jìn)行簡單的整合和組裝。而正規(guī)GPS廠家的硬件配置往往要經(jīng)過層層把關(guān),并要通過ISO質(zhì)量生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)(主要是ISO2000質(zhì)量認(rèn)證、ISO14001環(huán)境認(rèn)證)等的認(rèn)證。對于汽車產(chǎn)品只有通過“ISO/TS TS16949標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證”才能向奔馳、大眾等汽車廠商供應(yīng)產(chǎn)品和服務(wù)。
  二、軟件好用、數(shù)據(jù)精準(zhǔn)豐富、附加功能多
  而在軟件方面最受關(guān)注的自然就是GPS導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和更新的及時性。地圖的經(jīng)常更新造成了電子地圖的制作成本居高不下,因此許多不合格的GPS生產(chǎn)廠商就會減少地圖更新或是盜版其他電子地圖。消費者如果使用采用“假冒偽劣”的地圖的機器導(dǎo)航,不僅容易“誤入歧途”,甚至?xí)猩kU。
  三、品牌卓越、售后有保障、值得信賴
  實際上,品牌的重要性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其它。由于衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)在我國是一個處于發(fā)展期的高新科技行業(yè),只有那些在市場上耕耘多年的專業(yè)廠商,才能保障產(chǎn)品技術(shù)方面的領(lǐng)先優(yōu)勢,同時也有資金和實力為用戶提供全面、優(yōu)秀的服務(wù)保障。
  產(chǎn)品的價格和售后服務(wù)也是購買產(chǎn)品要考慮的主要因素。消費者都希望能買到質(zhì)優(yōu)價廉的產(chǎn)品,但結(jié)果卻未必得償所愿。現(xiàn)在市場上很多的導(dǎo)航產(chǎn)品 “價廉”卻并不“物美”。所以,在這里要提醒消費者,選購產(chǎn)品時,不要被單純的不正常低價蒙蔽雙眼。對于與自己駕駛出行、旅游探險息息相關(guān)的導(dǎo)航產(chǎn)品來說,一定不要吝嗇為自己的“出行安全”買單。
  作為GPS導(dǎo)航產(chǎn)品,產(chǎn)品技術(shù)的升級和地圖數(shù)據(jù)的更新是非常重要的,只有專業(yè)品牌的廠家才能夠為消費者及時提供這樣的服務(wù)。
  GPS技術(shù)在公路測量中的應(yīng)用前景
  隨著我國國民經(jīng)濟的快速增長的西部大開發(fā)的實施,我省的高等級公路建設(shè)迎來前所末有的發(fā)展機遇,這就對勘測設(shè)計提出了更高的要求,隨著公路設(shè)計行業(yè)軟件技術(shù)和硬件設(shè)備的發(fā)展,公路設(shè)計已實現(xiàn)CAD化,有些軟件本身還要求提供地面數(shù)字化測繪產(chǎn)品的支持;建立勘測、設(shè)計、施工、后期管理一體化的數(shù)據(jù)鏈,減少數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)抄、輸入等中間環(huán)節(jié),是公路勘測設(shè)計“內(nèi)外業(yè)一體化”的要求,也是影響高等級公路設(shè)計技術(shù)發(fā)展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已采用電子全站儀等先進(jìn)儀器設(shè)備,但常規(guī)測量方法受橫向通視和作業(yè)條件的限制,作業(yè)強度大,且效率低,大大延長了設(shè)計周期。勘測技術(shù)的進(jìn)步在于設(shè)備引進(jìn)和技術(shù)改造,在目前的技術(shù)條件下引入GPS技術(shù)應(yīng)當(dāng)是首選。
  四 基于3S技術(shù)行業(yè)系統(tǒng)軟件不同領(lǐng)域的應(yīng)用
  例如:基于移動3S技術(shù)研發(fā)而成的星瑞源森林資源調(diào)查系統(tǒng)處了擁有手持
  GPS導(dǎo)航定位功能外還具有(1)統(tǒng)可以任意加載各種遙感影像圖,掃描
  地形圖,傳統(tǒng)矢量圖并可以自動接邊,縮略圖智能生成。(2)資源調(diào)查屬性庫自
  定義,點線面圖層定義管理。(3)高精度面積測量,倆點距離精度測量。(4)
  小班實測編輯。(5)高精度野外測點與配準(zhǔn)。(6)各種坐標(biāo)相互轉(zhuǎn)換,多種數(shù)
  據(jù)格式轉(zhuǎn)換。徹底實現(xiàn)了資源調(diào)查的無紙化和自動化。
GPS在汽車跟蹤器中的應(yīng)用
  GPS利用全球?qū)Ш较到y(tǒng),可以通過接收衛(wèi)星信號來適時確定地面位置。現(xiàn)代科技通過GSM無線網(wǎng)絡(luò),將GPS確定的地面位置傳遞到一些專業(yè)的定位平臺,并在平臺上標(biāo)注出當(dāng)前位置。用戶可以用此方法很方便的得到目標(biāo)的位置。
  GPS在汽車跟蹤器中的應(yīng)用,已經(jīng)應(yīng)用到了生活的方方面面,在警用調(diào)查中,GPS汽車跟蹤器是決對不可缺少的一部分,警察將GPS定位器放到犯罪分子的行動工具上后,可以在警用監(jiān)控中心很方便的看到犯罪分子所有的區(qū)域和行動路線,達(dá)到及時發(fā)現(xiàn)犯罪窩點,解決治安隱患。
  GPS在汽車跟蹤中,平臺是必不可少的,目前在國內(nèi)有很多這樣的平臺,里面內(nèi)置有各種最新的電子地圖和GOOGLE衛(wèi)星圖片。時時的標(biāo)注GPS汽車跟蹤器上傳的位置信息,讓用戶一目了然的了解目標(biāo)的位置。
  
GPS與國家安全
  在最近的國際新聞報道中,人們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn),各國越來越多地利用高精尖技術(shù)獲取他國的機密信息。以亞洲為例,天上有美、日等國的間諜衛(wèi)星,海上有很多探測船,島上有各國數(shù)以百計的監(jiān)測站,基地里有超大型雷達(dá)。在這種背景下中國近年來連續(xù)發(fā)現(xiàn)有外國人在中國境內(nèi)進(jìn)行非法測繪。他們這么做的目的各不相同,但有一點是可以肯定的,那就是它危害了中國的國家安全。
  去年四月份日本綜合地球環(huán)境學(xué)研究所派遣了四個日本人私自到新疆西北部的艾比湖一帶進(jìn)行非法測繪。他們攜帶GPS(全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)),在艾比湖一帶采集地理數(shù)據(jù),這一舉動引起了當(dāng)?shù)鼐降淖⒁狻覝y繪部門介入調(diào)查后發(fā)現(xiàn),他們已經(jīng)采集到了25個點的地理數(shù)據(jù),違反了中國有關(guān)外國人在中國境內(nèi)進(jìn)行測繪的法律規(guī)定。這四個日本人已被限期離境,并處以罰款。事后該所所長田高敏龍專門到新疆表示道歉和反省。
  更為嚴(yán)重的一次發(fā)生在2006年,日本株式會社國土情報技術(shù)研究所在所長大林成行帶領(lǐng)下、私自在距新疆和田機場不到100米的一戶居民的房頂上架設(shè)了一臺GPS定位設(shè)備作為固定站,另一臺GPS接收機作為流動站,精確地獲取了該區(qū)域地理位置的具體數(shù)據(jù)。
  現(xiàn)在很多人有一個認(rèn)識的誤區(qū),覺得現(xiàn)在科技那么發(fā)達(dá),像谷歌衛(wèi)星地圖都可以免費提供清晰度相當(dāng)高的實地影象服務(wù),山川地貌、平房高樓、公路鐵路都可以看得很清楚,衛(wèi)星定位也在逐步大量用于商業(yè)服務(wù),地理數(shù)據(jù)還有什么秘密可言!?但實際上谷歌提供的只是影象圖,只不過是俯視角度的影象而已,真正要用在軍事上、科研上的必須要有平面坐標(biāo)、海拔高度等具體數(shù)據(jù)才能正確確定目標(biāo)和位置,在軍事上才真正有命中目標(biāo)的實用價值。
  我國挖掘機行業(yè)中,安裝和使用挖掘機專用的GPS智能服務(wù)系統(tǒng)的企業(yè)越來越多,越來越普遍。一方面是為了適應(yīng)金融管理的需要,另一方面可為售后服務(wù)部門和挖掘機所有者實時遠(yuǎn)程提供設(shè)備的詳細(xì)信息,使其能夠及時了解挖掘機的工作狀況和故障情況。但挖掘機專用的GPS智能服務(wù)系統(tǒng)具有三維精確定位、遠(yuǎn)程傳輸各種數(shù)據(jù)信息、以及遠(yuǎn)程鎖車等功能。如果在我國國土上正在施工的挖掘機上大量安裝由外方控制的GPS智能服務(wù)系統(tǒng),將對我國家安全造成重大隱患,這些安裝在挖掘機上的GPS智能服務(wù)系統(tǒng)極有可能成為泄露我重要戰(zhàn)略情報內(nèi)容的裝置。由于GPS智能服務(wù)系統(tǒng)具有遠(yuǎn)程鎖車功能,控制者隨時可能使大量工程陷入癱瘓。以某日資企業(yè)為例,該公司每年生產(chǎn)和銷售挖掘機數(shù)千臺至上萬,累計分散在中國960萬平方公里土地上正在施工的挖掘機有數(shù)萬臺之多,大部分的挖掘機上都安裝了GPS智能服務(wù)系統(tǒng)。由于支持該系統(tǒng)的服務(wù)器安置在國外,所有采集到的數(shù)據(jù)全部傳送到日本,經(jīng)過處理或過濾后的一小部分?jǐn)?shù)據(jù)再傳回中國,這是違反中國法律的嚴(yán)重事件,應(yīng)引起其他企業(yè)重視。
  通過挖掘機上的GPS智能服務(wù)系統(tǒng)非法獲取三維坐標(biāo)的地理數(shù)據(jù),這樣做起碼違反了已頒布實施的《中華人民共和國測繪法》和《外國的組織或者個人來華測繪管理暫行辦法》。為此建議對涉及國家安全的挖掘機專用GPS智能服務(wù)系統(tǒng)加強監(jiān)督,對系統(tǒng)的開放性、保密性應(yīng)分級管理,制定嚴(yán)格的應(yīng)用范圍;扶持國內(nèi)自主開發(fā)的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的GPS智能服務(wù)系統(tǒng),并積極推廣、應(yīng)用;在涉及軍事、重要戰(zhàn)略設(shè)施的施工項目中,嚴(yán)格限制外國品牌或合資品牌設(shè)備的使用......;在制定GPS智能服務(wù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、以及系統(tǒng)的開發(fā)和推廣、監(jiān)督、管理等方面應(yīng)充分發(fā)揮行業(yè)協(xié)會的作用。
全球四大GPS系統(tǒng)
  美國GPS:由美國國防部于20世紀(jì)70年代初開始設(shè)計、研制,于1993年全部建成。1994年,美國宣布在10年內(nèi)向全世界免費提供GPS使用權(quán),但美國只向外國提供低精度的衛(wèi)星信號。據(jù)信該系統(tǒng)有美國設(shè)置的“后門”,一旦發(fā)生戰(zhàn)爭,美國可以關(guān)閉對某地區(qū)的信息服務(wù)。
  歐盟“伽利略”:1999年,歐洲提出計劃,準(zhǔn)備發(fā)射30顆衛(wèi)星,組成“伽利略”衛(wèi)星定位系統(tǒng)。今年該計劃正式啟動。
  俄羅斯“格洛納斯”:尚未部署完畢。始于上世紀(jì)70年代,需要至少18顆衛(wèi)星才能確保覆蓋俄羅斯全境;如要提供全球定位服務(wù),則需要24顆衛(wèi)星。
  中國“北斗”:2003年我國北斗一號建成并開通運行,不同于GPS,“北斗”的指揮機和終端之間可以雙向交流。去年5月12日四川大地震發(fā)生后,北京武警指揮中心和四川武警部隊運用“北斗”進(jìn)行了上百次交流。北斗二號系列衛(wèi)星今年起將進(jìn)入組網(wǎng)高峰期,預(yù)計在2015年形成由三十幾顆衛(wèi)星組成的覆蓋全球的系統(tǒng)。目前,北京時間1月17日零時12分,我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征三號丙”運載火箭,將第三顆“北斗”導(dǎo)航衛(wèi)星成功送入預(yù)定軌道。
  GPS的原理
  
  1、GPS系統(tǒng)的組成
  GPS由三個獨立的部分組成:
  ● 空間部分:24顆工作衛(wèi)星,3顆備用衛(wèi)星。
  ● 地面支撐系統(tǒng):1個主控站,3個注入站,5個監(jiān)測站。
  ● 用戶設(shè)備部分:接收GPS衛(wèi)星發(fā)射信號,以獲得必要的導(dǎo)航和定位信息,經(jīng)數(shù)據(jù)處理,完成導(dǎo)航和定位工作。
  GPS接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。
  2、GPS定位原理
  GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù),采用空間距離后方交會的方法,確定待測點的位置。如圖所示,假設(shè)t時刻在地面待測點上安置GPS接收機,可以測定GPS信號到達(dá)接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式:
  上述四個方程式中待測點坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù),其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
  di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機之間的距離。
  △ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機所經(jīng)歷的時間。
  c為GPS信號的傳播速度(即光速)。
  四個方程式中各個參數(shù)意義如下:
  x、y、z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。
  xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo),
  可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。
  Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差,由衛(wèi)星星歷提供。
  Vto為接收機的鐘差。
  由以上四個方程即可解算出待測點的坐標(biāo)x、y、z 和接收機的鐘差Vto 。
  GPS是根據(jù)什么來進(jìn)行定位的?
  GPS接收機在地面上接受位于天上的至少4顆GPS定位衛(wèi)星的信號(電磁波)。根據(jù)定位信號到達(dá)GPS接收機的時間差,GPS接收機就可以計算出自己距離衛(wèi)星的準(zhǔn)確距離。又因為GPS定位衛(wèi)星在天上的位置是已知的,所以可以通過公式,把這個位置和剛剛得到的距離,換算出GPS接收機在地面的位置(經(jīng)緯度、海拔等等)。
  
GPS最新發(fā)展趨勢

  車載導(dǎo)航系統(tǒng)的最新發(fā)展趨勢是利用藍(lán)牙(Bluetooth)無線技術(shù),接收車載GPS傳送過來的信號。這樣,車載系統(tǒng)只需要接收和處理衛(wèi)星信號,顯示裝置則負(fù)責(zé)地圖的存儲和位置的重疊。所以,如果已經(jīng)有了掌上型電腦,只需要購買一個信號接收器和成圖軟件就可以了;掌上電腦就做到了一機多用。其實,很多手機已經(jīng)具備了GPS的功能,若是加上了地圖的重疊功能,就可以變成一套移動導(dǎo)航系統(tǒng)。
機械領(lǐng)域的GPS的原理


  在機械領(lǐng)域GPS則有另外一種含義:產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(Geometrical Product Specifications)-簡稱GPS。
  關(guān)于GPS的標(biāo)準(zhǔn)有許多,其中GB/Z 20308-2006《產(chǎn)品幾何量技術(shù)規(guī)范(GPS) 總體規(guī)劃》是基礎(chǔ)。
GPS地圖
  GPS地圖是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的一種嶄新的地理信息載體,GPS地圖脫胎于地圖,將地圖以數(shù)字的方式存儲呈現(xiàn),并只能在電腦中才能使用。GPS地圖具有顯示、傳輸和分析的功能,GPS地圖可以提供比傳統(tǒng)地圖更佳的呈現(xiàn)方式,如放大、縮小、漫游、搜索以及路徑規(guī)劃
GPS地圖升級
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? GPS導(dǎo)航系統(tǒng)是以全球24顆定位人造衛(wèi)星為基礎(chǔ),向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它由三部分構(gòu)成,一是地面控制部分,由主控站、地面天線、濫測站及通訊輔助系統(tǒng)組成。二是空間部分,由24顆衛(wèi)星組成,分布在6個軌道平面。三是用戶裝置部分,由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。現(xiàn)在民用的定位精度可達(dá)10米內(nèi)。
車載GPS導(dǎo)航系統(tǒng),其內(nèi)置的GPS天線會接收到來自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息,結(jié)合儲存在車載導(dǎo)航儀內(nèi)的電子地圖,通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標(biāo)與此相匹配,進(jìn)行確定汽車在電子地圖中的準(zhǔn)確位置,這就是平常所說的定位功能。
在定位的基礎(chǔ)上,可以通過多功能顯視器,提供最佳行車路線,前方路況以及最近的加油站、飯店、旅館等信息。假如不幸GPS信號中斷,你因此而迷了路,也不用擔(dān)心,GPS已記錄了你的行車路線,你還可以按原路返回。當(dāng)然,這些功能都離不開已經(jīng)事先編制好的使用地區(qū)的地圖軟件。
車載GPS還有一個很大的功能就是防盜,分為靜態(tài)防盜和動態(tài)追蹤兩種。前者是指車主離開汽車,停泊的車輛遭遇偷盜、毀壞、移動時,車輛通過自身的監(jiān)控系統(tǒng)向GPS監(jiān)控中心發(fā)出警報,并自動與車主手機聯(lián)系、電話報警等。后者則可對行使中的被盜車輛進(jìn)行定位跟蹤、車況監(jiān)聽、車跡記錄,甚至控制車輛斷電、斷油等。
現(xiàn)在一般的中高檔車上都裝有GPS系統(tǒng),隨著這項技術(shù)的不斷發(fā)展以及服務(wù)提供的不斷完善,越來越多的人將會享受到GPS所帶來便捷。

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