GPS是指全球定位系統(tǒng)。

     可為地球表面大部分地區(qū)（98%）提供精確定位、測速和高精度標準時間，滿足位于地面或近地空間任意位置的軍事用戶連續(xù)、準確地確定三維位置 、三維運動和時間要求，民用GPS也能達到十米左右的定位精度。

概述

定義

全球定位系統(tǒng)（GPS）是美國陸軍、海軍和空軍于1970年代聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)。 其主要目的是為陸?？杖箢I域提供實時、全天候、全球導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測、應急通信等部分軍事用途。 這是美國全球霸權戰(zhàn)略的重要組成部分。 這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。 該系統(tǒng)可以保證在任何時候，地球上任何一點都可以同時觀測到四顆衛(wèi)星，從而保證衛(wèi)星能夠采集到觀測點的經(jīng)緯度和海拔高度，從而實現(xiàn)如下功能： 導航、定位和授時。 

介紹

GPS可以提供車輛定位、防盜、防搶、行車路線監(jiān)控、呼叫指揮等功能。 實現(xiàn)以上所有功能必須具備GPS終端、傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)控平臺三要素。

工作準則

定位原理

GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量已知衛(wèi)星與用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，就可以知道接收機的具體位置。 為了達到這個目的，可以根據(jù)星載時鐘記錄的時間，在衛(wèi)星星歷表中查到衛(wèi)星的位置。 用戶到衛(wèi)星的距離是通過記錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所用的時間，然后乘以光速得到的（由于大氣電離層的干擾，這個距離不是真實的 用戶與衛(wèi)星之間的距離，但偽距（PR）：GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷發(fā)射由1和0二進制組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）的導航電文 GPS系統(tǒng)使用的偽碼有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼，C/A碼的頻率為1.023MHz， 重復周期為1毫秒，碼距為1微秒，相當于300米；P碼頻率為10.23MHz，重復周期為266.4天，碼距為0.1微秒，相當于30米。 Y碼是在Pc的基礎上形成的 ode，具有更好的保密性。 導航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀態(tài)、鐘差改正、電離層延遲改正、大氣折射改正等。 和其他信息。 它是從衛(wèi)星信號中解調出來的，并以 50b/s 調制在載頻上傳輸。 導航電文的每個主幀包含5個子幀，每幀長6s。 前三幀各有10個碼； 它每 30 秒重復一次，每小時更新一次。 最后兩幀一共15000b。 導航電文的內容主要包括遙測碼、轉換碼和數(shù)據(jù)塊1、2、3，其中最重要的是星歷數(shù)據(jù)。 當用戶收到導航電文后，提取衛(wèi)星時間與自己的時鐘對比，即可知道衛(wèi)星與用戶的距離，然后利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星到達時的位置。 消息發(fā)布后，即可獲知用戶在WGS-84大地坐標系中的位置、速度等信息。

可見，GPS導航系統(tǒng)中衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)送導航電文。 但是，由于用戶接收機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不能一直保持同步，除了用戶的三維坐標x，y，z，aΔt，也就是衛(wèi)星與衛(wèi)星的時間差 接收器，必須作為未知數(shù)引入。 然后用4個方程求解這4個未知數(shù)。 所以如果你想知道接收器在哪里，你必須至少能夠接收到來自 4 顆衛(wèi)星的信號。

GPS接收器可以接收精確到納秒級的時間信息，可用于授時； 預測星歷表，用于預測未來幾個月衛(wèi)星的大致位置； 用于計算定位所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷，精度為幾米到幾十米（每顆衛(wèi)星不同，隨時變化）； GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀態(tài)等。

衛(wèi)星到接收機的距離可以通過GPS接收機對碼的測量得到。 因為它包含了接收機衛(wèi)星時鐘的誤差和大氣傳播的誤差，所以稱為偽距。 用CA碼測得的偽距稱為CA碼偽距，精度在20米左右。 P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度在2米左右。

GPS接收機對接收到的衛(wèi)星信號進行解碼或采用其他技術去除載波上調制的信息，即可恢復載波。 嚴格來說，載波相位應該稱為載波差拍相位，它是接收到的衛(wèi)星信號受多普勒頻移影響的載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生的信號相位之間的差值。 一般在接收機時鐘確定的歷元時間進行測量，跟蹤衛(wèi)星信號可以記錄相位變化值，但觀測開始時接收機和衛(wèi)星振子的相位初始值 不知道，一開始第一個epoch的相位整數(shù)也是未知的，也就是整數(shù)模糊，只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)來解決。 相位觀測值的精度高達毫米級，但前提是要解決整圈的模糊。 因此相位觀測值只有在有相對定位和連續(xù)觀測值時才能使用，只能達到優(yōu)于米級的定位精度。 可以使用相位觀察。

GPS定位按定位方式分為單點定位和相對定位（差分定位）。 單點定位是一種根據(jù)接收機的觀測數(shù)據(jù)確定接收機位置的方法。 它只能使用偽距觀測，可用于車輛和船舶的粗略導航和定位。 相對定位（差分定位）是根據(jù)兩個或多個接收機的觀測數(shù)據(jù)，確定觀測點之間相對位置的一種方法。 它可以使用偽距觀測或相位觀測。 大地測量或工程測量應使用相位觀測進行相對定位。

GPS觀測值包括衛(wèi)星和接收機時鐘誤差、大氣傳播延遲、多徑效應等誤差。 定位計算還受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時，大部分常見誤差都被消除了。 偏移或減弱，因此定位精度將大大提高。 雙頻接收機可以根據(jù)兩個頻率的觀測值抵消大氣中電離層誤差的主要部分。 當精度要求高，接收機距離遠時（大氣差異明顯），應選用雙頻接收機。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星的瞬時位置作為已知起始數(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t時刻在地面待測點安裝了GPS接收機，則可以測得GPS信號到達接收機的時間Δt，由下式可確定以下四個因素 添加衛(wèi)星星歷和接收器方程接收的其他數(shù)據(jù)。

定位精度

目前已有28顆衛(wèi)星（含4顆備用）發(fā)射升空，分布在相交60度的6個軌道平面上，距地面約2萬公里。 單機導航精度在10米左右，綜合定位精度可達厘米級、毫米級。 但民用領域的開孔精度在10米左右。

零件

空間部分

GPS空間部分由24顆衛(wèi)星組成（21顆工作衛(wèi)星；3顆備用衛(wèi)星），位于距地球表面20200km以上的天空中，運行周期為12h。 衛(wèi)星均勻分布在6個軌道面（每個軌道面4顆），軌道傾角為55°。 衛(wèi)星分布使得可以在世界任何地方隨時觀測4顆以上的衛(wèi)星，并可以在衛(wèi)星中預存導航信息。 由于大氣摩擦等問題，GPS衛(wèi)星的導航精度會隨著時間的推移逐漸下降。 .

地面控制系統(tǒng)

地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站、監(jiān)測總站和地面天線組成。 主控站位于美國科羅拉多州斯普林菲爾德。 地面控制站負責采集衛(wèi)星發(fā)回的信息，計算衛(wèi)星星歷、相對距離、大氣改正等數(shù)據(jù)。

用戶設備部分

用戶設備部分是GPS信號接收器。 其主要功能是能夠捕獲根據(jù)一定的衛(wèi)星截止角選擇的待測衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行情況。 接收機捕獲被跟蹤衛(wèi)星信號時，可以測量接收天線到衛(wèi)星的偽距和距離變化率，解調衛(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可以根據(jù)定位求解方法進行定位計算，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。 接收機硬件和內置軟件以及GPS數(shù)據(jù)后處理軟件包構成了完整的GPS用戶設備。 GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。 接收機一般采用機內和機外兩種直流電源。 設置內部電源的目的是為了在更換外部電源時不間斷地連續(xù)觀察。 使用外部電源時，內部電池會自動充電。 內置電池在關機后為 RAM 存儲器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。 各類接收機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測。 第二個是用戶接收器。 目前有單頻和雙頻接收機兩種。 但由于價格因素，大部分用戶購買的都是單頻接收機。

市場發(fā)展

中國GPS導航市場潛力巨大。 截至2005年底，我國配備車載導航設備的車輛不足10萬輛，與3000萬輛的總保有量相比，普及率不足1%。 日本的車載導航安裝率高達59%，歐美約占25%。 2006年便攜式導航市場規(guī)模應接近5億元。 隨著市場的快速發(fā)展和新品牌的涌現(xiàn)，預計2009年我國車載GPS導航系統(tǒng)終端銷售額將接近100億元。

2008年在中國被稱為“3G元年”。 眾所周知，在國內通信領域，最炙手可熱的莫過于正在試運行的TD-SCDMA——3G標準。 3G作為新一代通信技術，給人們帶來了諸多期待。 3G牌照的全面發(fā)放也成為人們普遍關注的焦點。 事實上，國內的GPS導航領域也在經(jīng)歷一場變革。 第三代PND導航產(chǎn)品應運而生，將人們帶入了全新的導航時代。

衛(wèi)星導航應用產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中的作用越來越重要，將成為“十一五”規(guī)劃的重頭戲。 “十一五”期間，衛(wèi)星導航在航空、海洋、鐵路、建筑、電信、電力等其他領域的應用將有很大的發(fā)展空間。

衛(wèi)星導航技術的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在三個方面：一是衛(wèi)星導航多系統(tǒng)共存，提高了系統(tǒng)的可用性，擴大了應用領域； 二是多元導航技術正在推廣應用，主要包括GPS與移動通信基站定位、陀螺儀、航位推算技術等的結合應用； 三是衛(wèi)星導航與無線通信等高新技術相結合，如嵌入手機、便攜PC、PDA、手表等的GPS接收器，通信、安防和消費電子產(chǎn)品從根本上推動IT的全面發(fā)展 技術。

如何購買

質量

選擇GPS導航產(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更值得信賴。 一些假冒GPS制造商經(jīng)常偽造硬件配置，導致液晶屏、GPS芯片、處理器等產(chǎn)品質量難以保證。 他們整個GPS產(chǎn)品的生產(chǎn)過程無非是一些硬件的簡單集成組裝。 正規(guī)GPS廠家的硬件配置往往要經(jīng)過層層把關，必須通過ISO質量生產(chǎn)標準（主要是ISO2000質量認證、ISO14001環(huán)境認證）等認證。 對于汽車產(chǎn)品，只有通過“ISO/TS TS16949標準認證”，才能為奔馳、大眾等汽車廠商提供產(chǎn)品和服務。

軟件

在軟件方面，最受關注的自然是GPS導航地圖數(shù)據(jù)的準確性和更新的及時性。 地圖的頻繁更新導致電子地圖的制作成本居高不下，因此很多不合格的GPS廠商會減少地圖更新或盜版其他電子地圖。 如果消費者使用“假冒偽劣”地圖進行機器導航，不僅容易“誤入歧途”，甚至可能危及生命。

品牌

事實上，品牌的重要性遠遠超過其他。 由于我國衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)是處于發(fā)展階段的高新技術產(chǎn)業(yè)，只有在市場上耕耘多年的專業(yè)廠商才能保證產(chǎn)品技術的領先優(yōu)勢，同時具備資金和 實力為用戶提供全面優(yōu)質的服務保障。

產(chǎn)品的價格和售后服務也是購買產(chǎn)品時主要考慮的因素。 消費者希望買到物美價廉的產(chǎn)品，但結果未必是他們想要的。 市面上很多導航產(chǎn)品“便宜”但不“好”。 因此，在此提醒廣大消費者，在選購產(chǎn)品時，不要被單純的變態(tài)低價所蒙蔽。 對于與自己駕車出行、旅行探險息息相關的導航產(chǎn)品，千萬不要吝嗇為自己的“出行安全”買單。

作為一款GPS導航產(chǎn)品，產(chǎn)品技術的升級和地圖數(shù)據(jù)的更新非常重要。 只有專業(yè)的品牌廠商才能及時地為消費者提供這樣的服務。

誤解

油價在連續(xù)第三次下跌后，迎來了連續(xù)第三次上漲。 剛買車的新手更擔心會走錯路，任何省油的駕駛習慣都會付之東流。 因此，在買車之后，越來越多的菜鳥會考慮購買車載導航儀。 不過記者發(fā)現(xiàn)，除了導航產(chǎn)品本身的缺陷，車主們無論是在購買時的靜態(tài)測試，還是在實際應用過程中，都存在一些誤區(qū)。

購買時不要迷信搜星速度

通常，在購買GPS導航儀的店面，售貨員都會向消費者展示產(chǎn)品的衛(wèi)星接收信號有多快。 通常，GPS分為熱啟動、冷啟動和暖啟動三種方式。 但是，在銷售導航儀的過程中，有的銷售人員故意轉換概念，用不同狀態(tài)下的GPS來比較搜索速度。 一般第一次使用，電池耗盡丟失信息，或者接收設備在關機狀態(tài)下移動1000公里以上，GPS冷啟動定位速度比熱啟動定位慢很多 速度。

其實很多消費者都比較看重超快定位，但銷售人員展示的超快搜星不一定真的很快，因為要區(qū)分冷熱啟動的不同狀態(tài)。 例如，市面上的一些GPS產(chǎn)品就搭載了HotFix超快速定位技術。 ，與其他沒有超快定位技術的產(chǎn)品相比，定位速度快一倍以上。

更多的語言并不更實用

在實際應用中，大多數(shù)情況下都是通過產(chǎn)品的語音來進行導航。 因此，越來越多的產(chǎn)品多了一個“多語言選擇”的賣點。 除了最常見的普通話和英語，廣東話和客家話也出現(xiàn)了。 、潮州話、東北話、四川話等方言。 因此，一些消費者在購買時會覺得它的“語言能力”超強。 但也有消費者使用后反映，其實在路上，最能表達實際情況的永遠是普通話。 其他語言只是機械地用當?shù)胤窖员磉_路名、距離等簡單信息。 因此，在導航信息的表達上，讓人覺得很奇怪。

比較超遠景點的路線規(guī)劃

在選擇一款導航產(chǎn)品時，其路線規(guī)劃速度和計算速度的快慢是衡量產(chǎn)品好壞的一個重要方面。 因此，一些消費者喜歡在購買時輸入當?shù)氐牡缆沸畔頊y試產(chǎn)品的運行情況，但這還不夠。 你可以嘗試將一些極遠的地方，比如西藏、新疆、內蒙古、吉林等旅游景點設置為目的地，來測試機器的計算速度。 而且，最好多輸入幾個這樣的遠程目的地。 記者在使用過程中發(fā)現(xiàn)，如果將西藏的布達拉宮作為目的地，部分產(chǎn)品可以比較快速地規(guī)劃出路線，但如果將吉林、內蒙古的一些景區(qū)作為目的地，讓它去計算， 產(chǎn)品會逐漸出現(xiàn)運行緩慢甚至死機的現(xiàn)象。 如果機器的每個計算狀態(tài)的進度都能在短時間內完成從0%到100%，就證明它的運行質量是可以保證的。 但是如果有的機器在顯示到60%-70%的時候出現(xiàn)很慢甚至死機的情況，這種機器顯然不適合喜歡自駕游的消費者。

輸入興趣點比較地圖信息量

市面上大部分品牌的GPS導航儀都會選擇固定的電子地圖供應商進行合作。 但需要注意的是，這種符合國家出版資質的電子地圖，數(shù)據(jù)信息一般相同，只是有南北差異。 一些公司的電子地圖瞄準的是南方市場。 因此，用戶會發(fā)現(xiàn)一些當?shù)氐呐d趣點的信息量會非常豐富。 以郊區(qū)的一些樓盤為例，一張以南方市場為主的電子地圖，甚至可以顯示不同小區(qū)的名稱。 而一些主打北方市場的電子地圖，連這個樓盤都找不到。 因此，消費者在購買時，可以根據(jù)自己的需要比較不同產(chǎn)品電子地圖的信息內容是否豐富。 比如選擇禪城區(qū)后，可以輸入一些連鎖餐飲企業(yè)的名稱，看看同一地區(qū)哪一家更詳細。 結果，有些地圖顯示了兩打，而另一些地圖只顯示了一打。

不要以熟悉的路線判斷產(chǎn)品的優(yōu)劣

很多人在購買的時候，會第一時間輸入自己常駕的出發(fā)地和目的地，看看它所指引的路線是否與自己常駕的路線相符，從而判斷產(chǎn)品的好壞。 實際上，這并不完全正確。 一些經(jīng)常使用導航儀的車主表示，在不堵車的前提下，導航儀推薦的路線往往更近。 由此可見，如果車主對出發(fā)地和目的地比較熟悉，很容易對導航儀的引導路線產(chǎn)生懷疑。 不過，雖然導航儀引導的路線比較近，但也會出現(xiàn)導航儀引導的路況極差，甚至難以通過的情況。

GPS

定義

GPS定位系統(tǒng)是指利用衛(wèi)星在全球范圍內進行實時定位和導航的系統(tǒng)，簡稱GPS（Global Positioning System）。 GPS定位系統(tǒng)的功能必須具備三個要素：GPS終端、傳輸網(wǎng)絡和監(jiān)控平臺； 這三個要素缺一不可； 通過這三個要素，可以提供車輛防盜、防搶、行車路線監(jiān)控、呼叫指揮等功能。

構成

空間部分

GPS定位系統(tǒng)空間部分由24顆GPS工作衛(wèi)星組成。 這些GPS工作衛(wèi)星共同組成GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為導航衛(wèi)星，3顆為現(xiàn)役備用衛(wèi)星。 這24顆衛(wèi)星分布在6個傾角為55°的軌道上環(huán)繞地球運行。 衛(wèi)星的軌道周期約為12個恒星小時。 每顆GPS工作衛(wèi)星發(fā)出導航定位信號。 GPS 用戶使用這些信號來完成他們的工作。 可見，GPS定位系統(tǒng)中衛(wèi)星部分的作用是不斷發(fā)送導航電文。

控制部分

GPS定位系統(tǒng)的控制部分是由分布在世界各地的若干個跟蹤站組成的監(jiān)控系統(tǒng)。 這些跟蹤站根據(jù)其功能的不同分為主控站、監(jiān)控站和注入站。 主控站的作用是根據(jù)各監(jiān)測站對GPS的觀測數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的校正參數(shù)，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入衛(wèi)星； 控制，向衛(wèi)星發(fā)出指令，當工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時，派出備用衛(wèi)星代替故障的工作衛(wèi)星； 此外，主控站還具有監(jiān)控站的功能。 注入站的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘差注入衛(wèi)星。

用戶部分

GPS定位系統(tǒng)的用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件和相應的計算機氣象儀器等用戶設備組成。 它的作用是接收GPS衛(wèi)星的信號，并利用這些信號進行導航定位。

       以上三部分共同構成了一個完整的GPS定位系統(tǒng)。

特征

GPS定位系統(tǒng)具有性能好、精度高、應用廣泛的特點。 它是迄今為止最好的導航定位系統(tǒng)。 隨著全球定位系統(tǒng)的不斷完善，硬件和軟件的不斷完善，應用領域不斷開拓，已經(jīng)遍及國民經(jīng)濟的各個領域，并逐漸深入到人們的日常生活中。

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