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全球定位系統的使用和方法

1,GPS的原始用途

GPS最初是為了給軍方提供精確定位而建立的,現在仍然由美軍控制。軍用GPS產品主要用於確定和跟蹤行進在野外的士兵和裝備的坐標,為海中的軍艦導航,為軍用飛機提供位置和導航信息。

2.GPS系統被廣泛應用。

目前,GPS系統的應用將會非常廣泛。我們可以利用全球定位系統信號進行海陸空導航、導彈制導、大地測量和工程測量的精確定位、時間傳遞和速度測量。對於測繪領域,已利用GPS衛星定位技術建立高精度國家大地控制網,測量全球動態參數;用於建立陸地和海洋大地基準,開展高精度島陸聯測和海洋測繪;用於監測地球板塊的運動狀態和地殼形變;用於工程測量,已成為建立城市和工程控制網的主要手段。用於確定航空航天攝影瞬間的相機位置,實現少用或不用地面控制的航測快速成圖,引發地理信息系統和全球環境遙感監測的技術革命。

許多商業和政府組織也使用GPS設備來跟蹤其車輛的位置,這通常需要無線通信技術的幫助。壹些GPS接收機集成了無線電、無線電話和移動數據終端,以滿足車隊管理的需要。

3.多樣化的空間資源和環境的出現。

目前,GPS、GLONASS、INMARSAT等系統都具有導航定位功能,形成了多元化的空間資源環境。這種多元化的空間資源環境促使國際上形成了壹種共同的策略,即壹方面充分利用現有系統,另壹方面積極建設民用GNSS系統。到2010年,壹個純民用的GNSS系統建成,全球將形成GPS/GLONASS/GNSS三足鼎立之勢,從根本上擺脫對單壹系統的依賴,形成國際共享、國際共享的安全資源環境。世界可以進入衛星導航作為單壹導航手段的最高應用境界。這壹國際和私人戰略反過來影響並迫使美國對其GPS使用政策進行更公開的調整。總之,多元化空間資源和環境的建立,為GPS的發展和應用創造了前所未有的良好國際環境。

4.發展GPS產業。

未來GPS會像現在的汽車、無線電通信壹樣產業化。美國將廣域增強系統WAAS發展成為國際標準(即將廣域差分系統中的傳輸修正數據鏈改為地球同步衛星傳輸,使地球同步衛星也具有C/A碼的功能,形成廣域GPS增強系統)。目前國內也有單位生產車載GPS系統。為了發展中國的GPS產業,中國GPS工程中心在武漢成立。

5.GPS的應用將進入人們的日常生活。

近年來,越來越多普通消費者買得起的GPS接收機出現了。隨著技術的發展,這些設備的功能越來越完善,幾乎每個月都會有新的功能出現,但是價格卻在下降,尺寸也越來越小。兩三年前,GPS設備像藝術品壹樣令人望而生畏,但現在消費者終於可以擁有壹個夢想已久的GPS接收器,它擁有許多以前做夢也沒想到的先進功能。

消費級GPS手機價格從幾百元到幾千元不等,基本都有12並行通道和數據功能。有些甚至可以連接到便攜式計算機,上傳/下載GPS信息,並使用街道級地圖軟件來跟蹤妳的位置或在PC屏幕上實時自動導航。

GPS信號接收機在人們生活中的應用是壹個很難用數字預測的廣闊世界。手表GPS接收器將成為遊客忠實的導遊。雖然目前大部分人都不知道GPS是什麽,但是有人預測GPS會改變我們的生活方式。未來,所有車輛都將依賴GPS。GPS就像手機、傳真機、電腦互聯網對我們生活的影響壹樣,人們在日常生活中將離不開它。

GPS的性能指標。

有24顆GPS衛星沿六條軌道(每組四顆)繞地球運行。壹般地球同壹側的衛星不超過12顆。大部分GPS接收機可以跟蹤8 ~ 12顆衛星。至少需要3顆衛星來計算緯度/經度(2D)坐標。再加壹個就可以算出三維坐標了。對於給定的位置,GPS接收器知道此時哪些衛星在附近,因為它不斷從衛星接收更新信號。

2.並行通道

有些消費級GPS設備有2 ~ 5個並行通道接收衛星信號。因為最多可以看到12顆衛星(平均值為8顆),這意味著GPS接收機必須訪問每顆衛星才能獲得每顆衛星的信息。

市面上的GPS接收機大多是12並行通道,可以連續跟蹤每顆衛星的信息。12信道接收機的優點包括快速冷啟動和衛星信息初始化,在林區能有較好的接收效果。壹般來說,12通道接收機不需要外接天線,除非妳是在壹個封閉的空間裏,比如客艙或者車廂。

3.定位時間

這是指當您重新啟動GPS接收機時,它確定當前位置所需的時間。對於12通道接收機,如果妳在最後壹個定位位置附近,定位時間壹般是冷啟動3 ~ 5分鐘,熱啟動15 ~ 30秒,而對於2通道接收機,冷啟動多在15分鐘以上,熱啟動2 ~ 5分鐘。

4.定位精度

大部分GPS接收機的水平定位精度在5m ~ 10m左右,但這只是在不開啟SA的情況下。

5.DGPS函數

為了將SA和大氣折射的影響降到最低,有壹種裝置叫做DGPS發射機。它是壹個固定的GPS接收機(位於壹個勘探地點半徑100 km ~ 200 km範圍內)接收衛星信號。它理論上確切知道衛星信號傳輸的精確時間是多少,然後與實際傳輸時間進行比較,進而計算出“差值”,這個差值與SA和大氣折射的影響非常接近。它將這種差異發送出去,其他GPS接收器可以使用它來獲得更精確的結果。

許多GPS設備提供商都在壹些地區設置了DGPS發射機供客戶免費使用,只要客戶購買的GPS接收機具有DGPS功能。

6.信號幹擾

為了給妳壹個好的定位,GPS接收器至少需要3 ~ 5顆衛星才可見。如果妳在峽谷裏或者在兩邊高樓林立的街道上,或者在茂密的叢林裏,妳可能無法聯系到足夠多的衛星來定位或者只能得到二維坐標。同樣,如果妳在壹棟大樓裏,妳可能無法更新妳的位置。壹些GPS接收器有壹個獨立的天線,可以附著在擋風玻璃上,或者可以在車頂放置壹個外置天線,這將有助於您的接收器獲得更多的衛星信號。

7.物理指標

購買GPS設備時,要考慮尺寸、重量、顯示屏、防水、防震、防塵性能、耐高溫、功耗等物理指標。

GPS接收機及其分類。

1.汽車導航儀

計算機和通訊的發展使人們的生活變得更快更容易。車載導航和移動辦公已經風靡全球,逐漸成為現代社會不可或缺的壹部分。在日本、美國等國家,為了方便用戶,很多汽車廠商在車輛出廠時就裝配了導航和移動辦公設備。在國內,同類產品的研發才剛剛起步。

汽車導航儀是集計算機、通訊導航、地圖信息於壹體的高科技產品。通常情況下,它具有筆記本電腦的基本功能,可以輕松連接網絡,發送傳真和數據通信。並內置GPS接收器,提供GPS天線接口,加載定位導航軟件,利用接收到的GPS衛星信號為車輛提供全天候、全時域位置信息,並能在屏幕上顯示當前車輛運行情況。用戶可以預先定制旅行路線、路旁標記和路點,並保存預設路線或旅行路線以供進壹步查詢。通過查詢電子地圖,用戶可以了解某壹區域的地理環境和交通狀況,增加對未來出行的預測。當發現壹些原始地圖中沒有的道路時,可以通過“記錄新道路”來更新地圖。

2.GPS手機

GPS手機是利用GPS的基本原理設計的全天候實時定位導航設備。壹部好手機的必備條件是:靈敏度高、存儲容量大、外部接口齊全。

GPS手持機可分為陸地使用型、空中使用型和海上使用型。壹般陸基GPS手機沒有內置地圖,主要利用航點記錄,通過選擇相應的航點自動生成路線。內置天線使得機型小巧,是應用最廣泛的GPS設備;航拍型提供全球空域地圖和區域地圖,靈敏度極高,適合在高速飛行器中定位;海洋型內置全球海圖和大屏幕,並提供可固定在船體上的支撐支架和天線。

如果妳想買壹個GPS接收機,以下知識是必要的。

GPS接收機可以根據用途、工作原理、接收頻率等進行分類。

1,根據接收者的用途分類

1)導航接收器

這種接收機主要用於移動載體的導航,可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機壹般采用C/A碼偽距測量,單點實時定位精度較低,壹般為+-25MM,受SA影響為+-100MM。這種接收器價格便宜,應用廣泛。根據不同的應用領域,這類接收機可進壹步分為:

車載式——用於車輛導航定位;

航海型——用於船只的導航和定位;

航空型-用於飛機導航和定位。由於飛機運行速度快,要求航空用接收機適應高速運動。

星載型-用於衛星導航和定位。因為衛星的速度在7KM/S以上,所以對接收機的要求更高。

2)大地測量接收器

大地接收機主要用於精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要利用載波相位觀測值進行相對定位,定位精度高。這種儀器結構復雜,價格昂貴。

3)定時接收器

這種接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準來授時,常用於天文臺和無線電通信中的時間同步。

2.根據接收機的載波頻率來選擇載波頻率。

1)單頻接收機

單頻接收機只能接收L1載波信號,並確定載波相位觀測值進行定位。由於電離層延遲不能有效消除,單頻接收機只適用於短基線(

2)雙頻接收機

雙頻接收機可以同時接收L1和L2載波信號。利用雙頻間電離層延遲的差異,可以消除電離層對電磁波信號延遲的影響,因此雙頻接收機可以用於上千公裏的精確定位。

3、按接收機通道號分類

GPS接收機可以同時接收來自多個GPS衛星的信號。為了分離接收到的來自不同衛星的信號,實現對衛星信號的跟蹤、處理和測量,具有這種功能的設備稱為天線信號通道。根據接收機擁有的頻道類型,可以分為:

1)多通道接收器

2)順序直通信道接收機

3)多通道多通道接收機

4、根據接收機的工作原理分類

1)碼相關接收機

碼相關接收機利用碼相關技術獲得偽距觀測值。

2)方形接收器

方波接收器使用載波信號的方波技術去除調制信號,以恢復完整的載波信號。由相位計測量在接收器中產生的載波信號和接收的載波信號之間的相位差,並且確定偽距觀測值。

3)混合接收器

該儀器結合了上述兩種接收機的優點,既能獲得碼相偽距,又能獲得載波相位觀測值。

4)幹涉接收器

這種接收器使用GPS衛星作為射電源,並使用幹涉測量法來測量兩個站之間的距離。