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GPS是英文Global Positioning System的简称GPS起始于1958年军方的一个项目1964年投入使用20世纪70年代陆海空三军联合研制了新一代定位系统GPS 主要目的是为陆海空三大领域提供实时全天候和全球性的服务并用于情报搜集核爆监测和应急通讯等一些军事目的经过20余年的研究实验耗资300亿美元到1994年全球高达98%的24颗GPS星座己布设完成在领域GPS则有另外一种含义(Geometrical Product Specifications, 简称GPS)另外一种含义为G/sGB per secondGPS(Generalized Processor Sharing)广义为分享服务质量控制中的专用术语简&&&&称GPS
利用GPS定位卫星在全球范围内实时进行的系统称为全球卫星定位系统简称GPSGPS可以提供车辆定位反劫行驶路线及呼叫等功能要实现以上所有功能必须具备GPS终端传输网络和三个要素GPS的前身是军方研制的一种(Transit)1958年研制1964年正式投入使用该系统用5到6颗卫星组成的星网工作每天最多绕过13次并且无法给出高度信息在定位精度方面也不尽如人意然而子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的并验证了由卫星系统进行定位的可行性为GPS的研制埋下了铺垫由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对和舰船导航方面的巨大缺陷美国三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统
为此(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划并于1967年1969年和1974年各发射了一颗试验卫星在这些卫星上初步试验了计时系统这是GPS精确定位的基础而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划这些卫星中除1颗采用外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道该计划以(PRN)为基础传播卫星测距信号其强大的功能当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位空军的计划能供提供高动态服务然而系统过于复杂由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的所以1973年美国国防部将2者合二为一并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处该机构成员众多包括美国陆军海军海军陆战队交通部国防制图局北约和澳大利亚的代表[1]
最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下了该方案将24颗放置在互成120度的三个轨道上每个轨道上有8颗上任何一点均能观测到6至9颗卫星这样粗码精度可达100m精码精度为10m由于预算压缩GPS计划不得不减少发射数量改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上然而这一方案使得可靠性得不到保障1988年又进行了最后一次修改21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上这也是GPS所使用的工作方式
GPS导航系统是以全球24颗定位为基础向全球各地全天候地提供三维位置三维等信息的一种无线电导航定位系统它由三部分构成一是地面控制部分由主控站地面天线监测站及通讯辅助系统组成二是空间部分由24颗卫星组成分布在6个轨道平面三是用户装置部分由GPS接收机和卫星天线组成民用的定位精度可达10米内GPS导航系统的基本原理是出已知位置的到用户接收机之间的距离然后综合多颗卫星的就可知道接收机的具体位置要达到这一目的的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出而用户到的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间再将其乘以光速得到由于大气层电离层的干扰这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离而是PR当GPS卫星正常工作时会不断地用1和0二进制码元组成的简称伪码发射GPS系统使用的伪码一共有两种分别是民用的和军用的P(Y)码C/A码频率1.023MHz重复周期一毫秒码间距1微秒相当于300m频率10.23MHz重复周期266.4天码间距0.1微秒相当于30m而Y码是在P码的基础上形成的保密性能更佳包括星历工作状况时钟改正电离层时延修正大气折射修正等信息它是从信号中解调制出来以50b/s调制在载频上发射的每个主帧中包含5个子帧每帧长6s前三帧各10个字码每三十秒重复一次每小时更新一次后两帧共15000b中的内容主要有遥测码转换码第123其中最重要的则为星历数据当用户接受到时提取出时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离再利用导航电文中的星历数据推算出卫星发射电文时所处位置用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知
可见GPS导航部分的作用就是不断地发射然而由于用户接受机使用的时钟与星载时钟不可能总是同步所以除了用户的三维坐标xyz外还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数然后用4个方程将这4个未知数解出来所以如果想知道接收机所处的位置至少要能接收到4个的信号
可接收到可用于授时的准确至级的时间信息用于预报未来几个月内所处概略位置的预报星历用于计算定位时所需卫星坐标的星历精度为几米至几十米各个不同随时变化以及GPS如卫星状况等
GPS接收机对码的量测就可得到到接收机的距离由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差故称为对 CA码测得的伪距称为CA码伪距精度约为20米左右对P码测得的伪距称为P码伪距精度约为2米左右
GPS接收机对收到的信号进行解码或采用其它将调制在载波上的信息去掉后就可以恢复载波严格而言应被称为载波拍频相位它是收到的受多普勒频 移影响的信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差一般在接收机钟确定的历元时刻量测保持对信号的跟踪就可记录下相位的变化值但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的起始历元的相位整数也是不知道的即只能在中作为参数解算相位观测值的精度高至毫米但前提是解出因此只有在并有一段连续观测值时才能使用相位观测值而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值
按定位方式分为单点定位和单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式它只能采用观测量可用于车船等的概略导航定位是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法它既可采用观测量也可采用相位观测量大地测量或均应采用相位观测值进行相对定位
在GPS观测量中包含了和接收机的大气延迟等误差在定位计算时还要受到卫星星历误差的影响在进行时大部分公共误差被抵消或削弱因此定位精度将大大提高可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分在精度要求高接收机间距离较远时大气有明显差别应选用
GPS定位的基本是根据高速运动的瞬间位置作为已知的起算数据采用空间距离后方交会的方法确定待测点的位置如图所示假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机可以测定GPS信号到达接收机的时间△t再加上接收机所接收到的星历等其它数据可以确定以下四个方程式28颗(其中4颗备用)早已升空分布在6条交点互隔60度的轨道面上距离地面约20000千米已经实现单机导航精度约为10米综合定位的话精度可达级和级但民用领域开放的精度约为10米GPS 拿到手如果是新机器要定位已经提到了另外还有一些设置常用的有坐标系地图基准参考方位公制/英制数据接口格式什么的
坐标系常用的是 LAT/LON 和 UTMLAT/LON 就是经纬度表示UTM 在这里就不管他了
地图基准一般用 WGS84
参考方位实际上有两个北磁北和真北呀简称 CB 和 ZBY指南针指的北就是磁北北斗星指的北就是真北两者在不同地区相差的角度不一样的地图上的北是真北
公制/英制自选
数据接口格式这得细谈谈GPS 可以输出实时定位数据让其他的设备使用这就牵扯到了数据交换协议几乎所有的 GPS 接收机都遵循美国国家海洋电子协会(National Marine Electronics Association)所指定的标准规格这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议NMEA 协议有 01800182 和 0183 三种0183 可以认为是前两种的超集现在正广泛的使用
经纬度的表示
再讲讲数据表示一般从 GPS 得到的数据是经纬度经纬度有多种表示方法
1.ddd.ddddd 度.度的十进制小数部分5 位
2.ddd.mm.mmm度.分.分的十进制小数部分3 位
3.) ddd.mm.ss, 度.分.秒
不是所有的 GPS 都有这几种显示 GPS315 只能选择第二种和第三种
在 LAT/LON 坐标系里纬度是平均分配的从南极到北极一共 180 个纬度地球直径 12756KM周长就是12756*PI一个纬度是 12756×PI /360 = 111.133 KM (不精确)
经度就不是这样只有在纬度为零的时候就是在赤道上一个经度之间的距离是 111.319KM经线随着纬度的增加距离越来越近最后交汇于南北极所以经度的单位距离和确定经度所在的纬度是密切相关的简单的公式是
经度 1°长度=111.413cosφ在纬度φ处 公式不精确卜默示条件GPS模块SiRFStarIII接受每二输出位置的数据通常$GPRMC精简数据格式的数据包括纬度经度的目的速度结运动方向角年月时分秒毫秒定位数据是有效的或无效的和其他重要信息语句格式如下
只需要知道位置信息所以在阅读唯一的可以实际应用
&1&当地时间代表UTC格式当每分钟小时分钟和秒2
&2&工作代表国家显示可用的数据V表示接受警报没有可用的数据
&3&代表纬度数据子级的格式分分分
&4&纬度半球为代表的N或S
&5&代表经度数据格式和LD
现状度分秒sub-sub-sub-sub.
&6&代表经度半球为E或
软件读取经纬度数据目前的位置停止分析确定用户的当前位置在该地区建立和平的方法是基于用户的设置确定中心的纬度和经度和纬度和经度计算出活动维持当前的对象可以超过和平活动预定半径结果的基础上的歧视设置相应的标志
GPS的空间部分是由24颗组成21颗工作3颗备用卫星它位于距地表20200km的上空运行周期为12h卫星均匀分布在6个轨道面上每个轨道面4颗轨道倾角为55°的分布使得在全球任何地方任何时间都可观测到4 颗以上的卫星并能在卫星中预存导航信息GPS的卫星因为大气摩擦等问题随着时间的推移导航精度会逐渐降低地面控制系统由监测站(Monitor Station主控制站Master Monitor Station地面天线Ground Antenna所组成主控制站位于美国春田市Colorado. Springfield地面控制站负责收集由传回之讯息并计算卫星星历相对距离大气校正等数据用户部分即GPS信号接收机其主要功能是能够捕获到按一定截止角所选择的待测卫星并跟踪这些卫星的运行当接收机捕获到跟踪的信号后就可测量出接收天线至卫星的离和距离的变化率解调出参数等数据根据这些数据中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算计算出用户所在地理位置的经纬度高度时间等信息接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理构成完整的GPS 用户设备GPS接收机的结构分为单元和接收单元两部分接收机一般采用机内和机外两种设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测在用机外电源时机内自动充电关机后机内电池为供电以防止数据丢失各种类型的接受机体积越来越小重量越来越轻便于野外观测使用其次则为使用者接收器现有单频与两种但由于价格因素一般使用者所购买的多为单频接收器[1]GPS模块系统采用第三代高线式接受SiRF StarⅢSiRF灵活性该芯片是小于10米的定位精度能够同时追踪20个卫星其内部的可充电电池可以保持星历数据快速定位对于数据的输出电平的串行数据格式通信速度
波特率4800每名GPS数据输出该模块采用MMCX GPS天线接口为6线连接器接口输出使用简单一般情况下只需要使用三个输出线第一连接3.5 ~ 5.5V的直流供电第五脚是电源脚的第二行是GPS测量输出的是TTL电平信号串行端口高大于2.4V低小于400mV输出的启动直接与单片机的接口如果只使用默认设置单片机读取数据只能从模块可以1GPS Generalized Processor Sharing 通用处理器共享计算机
2GPS Global Positioning System全球定位卫星/通信
3[GPSS]General Purpose Systems Simulator通用系统
4[DGPS]DifferentialGPS差分全球定位系统
5GPS General Phonetic Symbols 捷易读注音符方案论证和初步设计阶段
从1978年到1979年由位于的范登堡空军基地采用双子座4颗试验卫星运行轨道长半轴为26560km倾角64度轨道高度20000km这一阶段主要研制了地面接收机及建立地面跟踪网结果令人满意全面研制和试验阶段
从1979年到1984年又陆续发射了7颗称为BLOCK I的试验研制了各种用途的接收机实验表明精度远远超过设计标准利用粗码定位其精度就可达14米实用组网阶段
日第一颗GPS工作发射成功这一阶段的卫星称为BLOCK II 和 BLOCK IIA此阶段宣告GPS系统进入工程建设状态1993年底实用的GPS网即21+3GPS星座已经建成今后将根据计划更换失效的由于所具有的全天候高精度和自动的特点作为先进的测量手段和新的生产力已经融入了国民和的各个应用领域
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展美国政府宣布2000年至2006年期间在保证美国国家安全不受威胁的前提下取消SA政策GPS民用信号精度在全球范围内得到改善利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到10米这将进一步推动的应用提高生产力作业效率科学水平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30亿美元而在中国导航的市场也将达到50亿元人民币可见GPS技术市场的应用前景非常可观
随着日第一颗北斗导航卫星成功发射[2]我国开始逐步建立北斗卫星定位系统截止到2013年北斗在军用及民用领域均已开展应用对GPS形成了一定程度的冲击如在军用领域北斗二代军用终端已达到厘米级的定位精度而在更广泛的民用领域三星已推出支持北斗卫星定位功能的手机[3]凯立德已推出支持北斗的车载导航仪根据国家卫星导航产业中长期发展规划到2020年我国卫星导航系统产值将超过4000亿元国内以往由GPS垄断市场的局面就此改变1全球全天候定位
GPS的数目较多且分布均匀保证了上任何地方任何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星确保实现全球全天候连续的导航定位服务除打雷闪电不宜观测外
2定位精度高
应用实践已经证明GPS精度在50km以内可达10-6m100-500km可达10-7m1000km可达10-9m在300-1500m工程精密定位中1小时以上观测时解其平面位置误差小于1mm与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较其边长较差最大为0.5mm校差中误差为0.3mm
实时单点定位(用于导航)P码1~2m C/A码5~10m
静态50km之内误差为几mm+(1~2ppm*D)50km以上可达0.1~0.01ppm
实时差分(RTD)精度达分米级
实时相位差分(RTK)精度达1~2cm
3观测时间短
随着GPS系统的不断完善软件的不断更新20km以内相对静态定位仅需15-20分钟快速静态测量时当每个流动站与基准站相距在15KM以内时流动站观测时间只需1-2分钟采取实时动态定位模式时每站观测仅需几秒钟
因而使用GPS技术建立控制网可以大大提高作业效率
4测站间无需通视
GPS测量只要求测站上空开阔不要求测站之间互相通视因而不再需要建造觇标这一优点既可大大减少测量工作的经费和时间一般造标费用约占总经费的30%～50%同时也使选点工作变得非常灵活也可省去经典测量中的传算点过渡点的测量工作
5仪器操作简便
随着GPS接收机的不断改进GPS测量的程度越来越高有的已趋于傻瓜化在观测中测量员只需安置仪器连接电缆线量取天线高监视仪器的工作状态而其它观测工作如的捕获跟踪观测和记录等均由仪器自动完成结束测量时仅需关闭电源收好接收机便完成了野外数据采集任务
如果在一个测站上需作长时间的连续观测还可以通过方式将所采集的到数据处理中心实现全自动化的另外接收机体积也越来越小相应的重量也越来越轻极大地减轻了测量工作者的劳动强度
6可提供全球统一的三维地心坐标
GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程GPS水准可满足四等水准测量的精度另外GPS定位是在全球统一的WGS-84坐标系统中计算的因此全球不同地点的测量成果是相互关联的
7应用广泛据每日航天网站日报道 铱星公司宣布该公司与波音公司联合为美国海军研究实验室开发和演示了高整合性全球定位系统GPS项目增强能力实现了两个重要里程碑
第一个里程碑完成了铱星星载计算机的增强型窄带软件升级使第二代GPS辅助信号能够通过整个卫星星座进行传输这种传输信号将能够快速的比使用的技术更加精确的实现GPS定位这种GPS辅助信号即使在限定性作战环境下如城区森林山区及峡谷中以及在敌方干扰或战场射频噪声中也将能为装备作战人员提供快速锁定和保持GPS信号的能力
第二个里程碑演示了GPS信号获取能力在信号干扰环境下行进中的车辆利用高整合性GPS辅助接收机只需花费几分钟就可接收到GPS信号
高整合性GPS系统将利用铱星低地球轨道通信系统和美国空军运行的GPS中轨导航卫星信号铱星提供高功率信号和快速变换地面轨迹实施对用户的初始定位
该团队按进度并在预算内完成了升级主要为
GPS的应用都是基于两个基本服务
①.定位如汽车地面车辆跟踪和紧急救生
②.导航如船舶远洋导航和进港引水飞机航路引导和进场降落智能交通汽车自主导航及导弹制导
③测量主要用于测量时间速度及大地测绘如水下地形测量地壳形变测量大坝和大型建筑物变形监测及浮动车数据利用GPS定期记录车辆的位置和速度信息从而计算道路的拥堵情况
①系统同步如和电力系统
②授时准确时间的授入准确的授入
1.GPS在巡线车辆管理的运用
巡线车辆监控调度方案服务于需要通过车辆巡逻来监控线路状态的服务型企业或管理型部门方案将线路的规划和实际的巡线工作结合起来以业务关键点为核心通过GPS实时监控获得车辆的位置信息来考察车辆的巡线任务完成情况通过各车辆距离事发关键点的距离和车辆当前的状态自动进行可调度车辆的选取最终结合车辆分析和周密的统计报表行成可计划可执行可评价的巡线车辆监控调度方案该方案由行业中的成功实践者提出并在2010对中国电信巡线车辆成功运用
GPS首次出现在军事应用
1989年一群认真专注的工程师和一个伟大的产品构想造就了今日全球定位导航系统的领导品牌兼具最佳的销售成绩与专业技术由制造当初在中被联军采用的第一台到现今成为GPS 的第一品牌的产品以更优良的功能和用途远远超越传统并为GPS立下一崭新的里程碑
为了缓解当时沙漠风暴行动时军用GPS接收装置短缺的问题美军考虑购买民用GPS接收装置民用接收装置的导航功能和军用装置完全一样只不过不能识别军用加密信号而已因此到了沙漠盾牌军事行动的时候就提前购买了数千套民用GPS接收装置装备各参战部队占到了所有的5300套接收装置的85%
GPS在个人定位中的应用
国内首款语音彩信GPS定位器--　昱读全资科技语音彩信GPS定位器为列它内置全国的地图数据无需后 台支持结合了GPS全球定位系统GSM通信技术嵌入式语音播报技术GIS技术GIS搜索引擎图像处理技术和图像传输技术直接回复终端中文地址彩信或语音播报地理位置
5GPS在和交通管理中的应用
三维导航是GPS的首要功能车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航是在GPS基础上发展起来的一门新型技术汽车导航系统由GPS导航自律导航微处理机车速陀螺传感器CD-显示器组成GPS导航系统与电子地图无线电通信网络计算机车辆管理信息系统相结合可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能
6GPS技术在导航仪中的应用举例
国际领先GPS导航仪品牌Ahada艾航达――源自美国现已登录
产品核心功能
1 地图查询
◎可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置
◎可以记录你常要去的地方的位置信息并保留下来也和可以和别人共享这些位置信息
◎模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站宾馆取款机等信息
2 路线规划
◎GPS会根据你设定的起始点和目的地自动规划一条线路
◎规划线路可以设定是否要经过某些途径点
◎规划线路可以设定是否避开高速等功能
3 自动导航
◎语音导航◎画面导航
◎重新规划线路GPS接收机种类很多根据型号分为测地型全站型定时型手持型集成型根据用途分为车载式船载式机载式星载式弹载式
按接收机的用途分类
此类型接收机主要用于运动载体的导航它可以实时给出载体的位置和速度这类接收机一般采用C/A码测量单点实时定位精度较低一般为±10m有SA影响时为±100m这类接收机价格便宜应用广泛根据应用领域的不同此类接收机还可以进一步分为
车载型用于车辆导航定位
航海型用于船舶导航定位
航空型用于飞机导航定位由于飞机运行速度快因此在航空上用的接收机要求能适应高速运动
星载型用于的导航定位由于的速度高达7km/s以上因此对接收机的要求更高
测地型接收机主要用于精密大地测量和精密这类仪器主要采用观测值进行定位精度高仪器结构复杂价格较贵
3 授时型接收机
这类接收机主要利用GPS提供的高精度时间标准进行授时常用于天文台及无线电通讯中
按接收机的载波频率分类
单频接收机只能接收L1载波信号测定观测值进行定位由于不能有效消除电离层延迟影响单频接收机只适用于短基线&15km的精密定位
可以同时接收L1L2载波信号利用双频对电离层延迟的不一样可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响因此可用于长达几千公里的精密定位
按接收机通道数分类
GPS接收机能同时接收多颗GPS的信号为了分离接收到的不同卫星的信号以实现对卫星信号的跟踪处理和量测具有这样功能的器件称为天线信号通道根据接收机所具有的通道种类可分为
多通道接收机
序贯通道接收机
多路多用通道接收机
按接收机工作原理分类
码相关型接收机
码相关型接收机是利用码相关技术得到观测值
平方型接收机
平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号来恢复完整的载波信号通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差测定观测值
混合型接收机
这种仪器是综合上述两种接收机的优点既可以得到码相位也可以得到观测值
这种接收机是将GPS作为射电源采用干涉测量方法测定两个测站间距离
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能系统GPS技术已经发展成为多领域多模式多用途多机型的国际性高新技术产业类似车载GPS终端的还有定位手机等GPS定位由于要通过第三方定位服务所以要交纳不等的月/年服务费
所有的GPS定位终端都没有导航功能因为再需要增加硬件和软件成本提高
我们在电视里看到的车载GPS广告和上述的车载GPS完全是两回事它是一种GPS导航产品当需要导航时首先定位也就是导航的起点但是它不能把定位信息传送到第三方和持有人那里因为导航仪中缺少对外通信比如你把导航仪放在车里你朋友把车借开走了导航仪可以继续使用继续定位但是不能发信息给你你就无法查找车辆位置学术上的定位只能获取自己的位置广告中的定位其实是定位追踪这个需要在完成学术上定位前提下通过通讯手段把位置告知你
你说我买的是导航手机该行了吧你想想你把导航手机放在车上车被盗了那个手机会自己给你或第三方打电话发短信吗它是需要人来操作的所以说导航终端都没有定位功能
导航可以导航路线让你在陌生的地方不迷路划出路线让你到达目的地告诉你自己当前位置和周边的设施等等
中国在GPS应用上取得了很大的市场.其中有很多公司是导航的.但是也有在GPS行业做定位管理的
各种GPS/GIS/GSM/GPRS系统软件GSM和GPRS移动系统的二次开发车辆监控系统整体搭建方案.系统广泛应用于公安医疗消防交通物流等领域该方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移动多媒体处理器硬件和由NXP与合作伙伴ALK Technologies联合开发的软件NXP声称该方案提供了设计师搭建一个带导航能力的低成本多媒体功能丰富的便携式媒体播放器所需的一切这些多媒体功能包括MP3播放标准和高清晰度视频播放和录制FM收音图像存储和游戏NXP以其运行于PNX0190上的swGPS Personal软件来实现GPS计算从而取代了一个GPS基带处理器进而降低了材料清单BOM成本并支持现场升级
跟随GPS 的一系列关联的应用都设计到数学和算法和GIS系统地图投影坐标系转换
由于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保护政策使得民用GPS的定位精度只有100米为提高定位精度普遍采用差分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精确坐标与观测值进行比较从而得出一修正数并对外发布接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准确的位置实验表明利用差分GPSDGPS定位精度可提高到5米GPS预警器是通过GPS在GPS预警器中设定坐标来完成的比如遇到一个电子眼然后通过相关设备在电子眼的正下方设立一个坐标这样使得装上这个坐标点数据的预警器到达这个点时在达到坐标点的前300米左右就会开始预警告诉车主前面有电子眼测速不能超速驾驶这样就起到一个预警作用这样的准确率跟数据点的多少是有关系的主要就是利用的定位来实现了这种利用电子眼的经纬度信息进行预警的方式关键在于电子眼数据的及时更新.这种产品的缺点在于不能测到流动性测速有些反测速型的GPS导航仪如凯旋智能预警GPS配有反测速雷达机系统GPS预警和反测速雷达机预警两套系统同时工作能够全面的实现电子眼预警的功能.主要由两大部分组成即本地的软件管理平台和远程的GPS智能车载终端远程的GPS智能车载终端将车辆所处的位置信息运行速度运行轨迹等数据传回到监控中心接收到这些数据后会立即进行分析比对等处理并将处理结果以正常信息或者报警信息两类形式显示给由管理员决定是否要对目标车辆采取必要措施中国GPS导航的市场潜力巨大截至到2005年底中国拥有车载导航设备的车辆不足10万辆相对于3000万辆的汽车总数来说普及率不到1%而日本的汽车车载导航安装率高达59%欧美约占25%2006年便携导航市场应该有近5亿元的规模而随着市场的高速发展及新品牌的层出不穷预计2009年中国汽车GPS导航系统终端的销售额将接近100亿元
2008年被人们称为中国的3G元年众所周知在国内通信领域最火的就是正在试运行的3G标准作为新一代的通信技术3G带给人们非常多的期许3G牌照的全面发放也成了人们共同关注的焦点其实在国内的GPS导航领域也在经历着一场蜕变第三代PND类导航产品的应运而生已经把人们带进了全新的导航时代
导航应用产业在国民经济中发挥着越来越重要的作用将成为十一五发展的亮点在十一五期间导航在其它领域如航空海路铁路建筑电信电力等方面的应用都会有很大的发展空间
的发展趋势主要表现在三方面一是卫星导航的多系统并存使系统可用性得以提高应用领域将更广阔二是多元技术正在得到推广应用主要有GPS与移动通信基站定位陀螺航位推算技术等的组合应用三是卫星导航与无线通信等其它高技术相结合如GPS接收机嵌入到蜂窝电话便携式PC和手表等通信安全和消费类电子产品中从根本上促进了IT技术的整体发展在选择GPS导航产品时软件和硬件的配置非常重要一般来说专业品牌厂商的硬件配置是比较值得信赖的一些山寨的GPS厂商经常编造硬件的配置在液晶屏处理器等方面难以保证产品质量他们整个GPS产品的生产过程无非是将一些硬件进行简单的整合和组装而正规GPS厂家的硬件配置往往要经过层层把关并要通过ISO质量生产标准主要是ISO2000质量认证ISO14001环境认证等的认证对于汽车产品只有通过ISO/TS TS16949标准认证才能向奔驰大众等汽车厂商供应产品和服务而在软件方面最受关注的自然就是GPS导航地图数据的准确性和更新的及时性地图的经常更新造成了电子地图的制作成本居高不下因此许多不合格的GPS生产厂商就会减少地图更新或是盗版其他电子地图消费者如果使用采用假冒伪劣的地图的机器导航不仅容易误入歧途甚至会有生命危险实际上品牌的重要性远远超过了其它由于导航产业在中国是一个处于发展期的高新科技行业只有那些在市场上耕耘多年的专业厂商才能保障产品技术方面的领先优势同时也有资金和实力为用户提供全面优秀的服务保障
产品的价格和售后服务也是购买产品要考虑的主要因素消费者都希望能买到质优价廉的产品但结果却未必得偿所愿市场上很多的导航产品 价廉却并不物美所以在这里要提醒消费者选购产品时不要被单纯的不正常低价蒙蔽双眼对于与自己驾驶出行旅游探险息息相关的导航产品来说一定不要吝啬为自己的出行安全买单
作为GPS导航产品产品技术的升级和地图数据的更新是非常重要的只有专业品牌的厂家才能够为消费者及时提供这样的服务油价三连跌后又迎来三连涨刚刚购车的新手更是担心自己多跑了冤枉路导致任何省油驾驶习惯都白费了因此购车之后越来越多的菜鸟都会考虑购买车载导航仪可是记者发现除了导航产品本身的缺陷外无论在选购时的静态测试还是在实际应用过程中车主们都存在一些认识误区
一选购时莫迷信搜星速度
通常在购买GPS导航仪的商店中销售人员会向消费者们展示产品的搜星接收信号如何迅速通常GPS分为热启动冷启动和温启动三种方式但在售卖导航仪的过程中有些销售人员故意偷换概念用不同状态下的GPS进行搜星速度比测一般初次使用时电池耗尽导致信息丢失或者关机状态下将接收设备移动1000公里以上距离时GPS冷启动定位速度相比热启动定位速度要慢很多
其实很多消费者都看重超快速定位但销售人员展示的搜星超快不一定是真的快因为需要区分冷热启动的不同状态像市场上有些GPS产品搭载了HotFix超快速定位技术比起其余没有超快速定位技术的产品定位速度要快一倍以上
二语种并非越多越实用
由于实际应用中多数情况下是利用产品的声音来导航因此越来越多的产品又多了一个卖点多语种选择除了最常见的普通话英语还出现了粤语客家话潮州话东北话四川话等方言因此有的消费者在选购时就觉得它的语言能力超强但有些消费者在使用后反映其实最能够将路面实际情况表达得恰到好处的始终是普通话其它语言则只是将路名距离等简单的信息机械地以当地方言表达出来因此在导航信息的表述中让人感觉怪怪的
三对比超远景点路线规划
选择一款导航产品它对路线规划演算速度的快慢是衡量产品优劣的一个重要方面因此有些消费者在购买时喜欢输入当地的道路信息以试验产品的运算情况这并不足够可尽量将一些极远的地点如西藏新疆内蒙古吉林等地的旅游景点设为目的地以测试机器的计算速度而且这种远程目的地最好多输入几个记者在使用中发现将西藏布达拉宫设为目的地有的产品虽然可以较迅速地规划出路径但再将吉林内蒙古的一些景点设为目的地让它演算产品就逐渐出现了运算缓慢甚至死机现象如果机器每次的演算状态进度从0%-100%都可以在短时间内完成证明其运行质量可以得到保证但如果有的机器在显示到60%-70%时就出现很缓慢甚至死机这种机器显然不太适合那些喜欢自驾远游的消费者
四输入兴趣点对比地图信息量
市场上大部分品牌的GPS导航仪都会选择一家固定的电子地图商合作但要注意这种符合国家出版资质的电子地图大体上数据信息相差不大但却有南北之分有的公司的电子地图面向的市场为南方因此使用者会发现本地的一些兴趣点的信息量会十分丰富以郊区一些楼盘为例主打南方市场的某电子地图连该楼盘内不同小区的名称都可以显示出来而一些侧重北方市场的电子地图则连该楼盘都找不到因此在选购时消费者可以根据自己的需求对比一下不同产品电子地图的信息量是否丰富比如选择了禅城区之后可输入一些连锁餐饮企业名称看同一区域内哪个更详细些结果有些地图显示出二十几个但另外一些地图只显示出十来个
五别凭熟悉路线判断产品优劣
在选购时很多人会第一时间将自己经常行驶的出发地与目的地输入看看它指引的路线是否与自己经常行驶的路线吻合以此来判别产品的优劣其实这并不完全正确有经常使用导航仪的车主表示在不堵车的前提下往往导航仪推荐的路线更近可见如果车主比较熟悉出发地与目的地容易怀疑导航仪的引导路线不过导航仪指引的路线虽然比较近但也会出现所指引的小路路况极差甚至难以通过的情况1美国全球定位系统GPS有24颗卫星组成分布在6条交点互隔60度的轨道面上精度约为10米军民两用正在试验第二代卫星系统
2俄罗斯系统有24颗卫星组成精度在10米左右军民两用设计2009年底服务范围拓展到全球
3欧洲系统有30颗卫星组成定位误差不超过1米主要为民用2005年首颗试验卫星已成功发射预计2008年前开通定位服务
4中国系统由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成北斗一号精确度在10米之内而北斗二号可以精确到厘米之内计划2008年左右覆盖中国及周边地区然后逐步扩展为全球卫星导航系统日23时33分我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙火箭成功将第16颗北斗导航卫星送入预定轨道这是我国二代北斗导航工程的最后一颗卫星这是长征系列运载火箭的第170次发射至此我国北斗导航工程区域组网顺利完成
[4]全球定位系统Global Positioning System是美国第二代是在的基础上发展起来的它采纳了子午仪系统的成功经验和系统一样由空间部分地面监控部分和用户接收机三大部分组成的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的组成卫星星座21+3颗均为近圆形轨道运行周期约为11小时58分分布在六个轨道面上每轨道面四颗轨道倾角为55度卫星的分布使得在全球的任何地方任何时间都可观测到四颗以上的卫星并能保持良好定位解算精度的几何图形DOP这就提供了在时间上连续的全球导航能力
地面监控部分包括四个监控站一个上行注入站和一个主控站监控站设有GPS用户接收机原子钟收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机监控站的主要任务是取得观测数据并将这些至主控站主控站设在范登堡空军基地它对地面监控部实行全面控制主控站主要任务是收集各监控站对GPS的全部观测数据利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值上行注入站也设在范登堡空军基地它的任务主要是在每颗运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星这种注入对每颗GPS每天进行一次并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入时钟装置的GPS 是英文Global Positioning Satellite是的时钟装置提供DCS系统工作站和DPU的同时为电气设备提供GPS在家不能搜星 GPS靠直接接收美国GPS卫星信号工作需要在室外看到天空的地方才能接收到卫星信号室内不能接收 2.电池使用时间短 所有车载型GPS电池连续使用时间都不长因车上有点烟器电源设计者认为没有机会需要长时间用电池待机电池只做备用不插电源连续使用一般只有40分钟～1.5小时型号不同使用不同还会有较大差异 需要注意的是汽车点火发动的瞬间启动电流很大有冲击烧毁车充保险丝的风险最好在汽车启动的时候不要在点烟器上插车充启动后再连接 3.定位不准 GPS正常平面定位误差在10-20米以内受到如天气美国GPS政策等诸多因素影响有时还会更大如果地图指示位置没有很准确在路上原因可能是信号不良导致延滞造成误差也可能是地图数据偶尔偏差也有可能是路很宽所以看起来GPS好像稳定偏移路面 4.不能搜星或者搜星慢 遇到不能搜星或者搜星慢的情况不要着急请换地点改时间再试试不要用一两次或一两天就决定GPS的好坏由于卫星状态每天都不同也许同一个地方上午信号满格但晚上信号差点随着汽车手机等高档消费品的普及中国正在成为全球卫星定位导航系统GPS产业增长最快的市场之一十一五期间GPS在多个领域将会拥有更大的发展空间然而由于GPS在我国尚处于起步阶段与产业发展相配套的环境还不完善制约了企业的创新和发展致力于GPS产业发展的有识之士时刻关注着这些问题并亲自实践探索其发展和突破之道北京东方联星科技有限公司总经理张峻林是众多探索者中的一员有了更多这样的有识之士中国GPS产业的明天值得期待
中国投资咨询网2007年中国GPS导航市场分析及投资咨询报告称截至2005年底中国安装车载导航设备的车辆不足10万辆普及率不到1%随着中国市场的高速发展及新品牌的层出不穷预计GPS产业产值在2007年可接近10亿元十一五期间GPS在航空海路铁路建筑电信电力等领域的应用都会有很大的发展空间然而由于GPS在我国处于起步阶段与产业发展相配套的环境还不尽完善制约了企业的创新和发展
产业配套环境急需建立
与GPS产业发达的国家相比我国的GPS产业尚处于起步阶段与之配套的大环境还没有形成企业发展相对较难虽然中国企业自主研制的GPS核心技术产品已经达到国际水平甚至直接卖给国外的公司但由于没有适合产业发展的大环境产业链没有形成许多相关配套产品都没有企业提供特别是能够研发核心技术的企业太少只有东方联星西安华讯北京星科联通等少数几家势单力孤
在政策环境方面虽然国家已经认识到发展GPS的重要性但支持力度远远不够主要还是国家卫星导航的人才太少制定发展卫星导航产业的框架战略不清晰导致国家对未来卫星导航产业的认识不足投入谨慎对企业的支持力度不够业内人士表示此外高校中没有教授GPS知识的人更谈不上培养下一代GPS人才
据国外专家预测到2030年世界GPS市场将进入到平缓发展阶段市场趋于平稳应用范围虽十分广泛但随着产业规模的扩大单位利润会逐渐降低由于事关中国卫星导航产业的发展多年来一直致力于此的业内人士对以上情况看在眼里急在心里其中就包括东方联星科技公司总经理张峻林他说卫星导航在国内外都是不成熟的但是如果再等5年国外技术完全成熟的时候我们的机会就更少了就像现在去做PC操作系统谈何容易东方联星虽然在某些领域已经走在了世界GPS事业的前列但是缺乏大的环境支持难免曲高和寡
国家已经认识到发展GPS的重要性特别是对某些国有企业动辄支持几千万甚至上亿元但这些国有企业并没有自己的核心技术而是斥巨资购买国外的技术产品如果这些企业能转而利用国内企业的核心技术让他们分一杯羹不仅可以保证国内企业的生存还能打开GPS发展的大环境推动我国卫星导航事业的发展但是像这样的局面有谁来改变呢张峻林郁闷地说GPS定位系统是指利用卫星在全球范围内实时进行定位导航的系统简称GPS(Global Positioning System)系统功能必须具备GPS终端传输网络和监控平台三个要素;这三个要素缺一不可;通过这三个要素可以提供车辆防盗反劫行驶路线监控及呼叫指挥等功能空间部分
GPS定位系统的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座其中21颗为可用于导航的卫星3颗为活动的备用卫星这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行卫星的运行周期约为12恒星时每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号GPS用户正是利用这些信号来进行工作的可见GPS定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文
GPS定位系统的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成根据其作用的不同这些跟踪站又被分为主控站监控站和注入站主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时它还对卫星进行控制向卫星发布指令当工作卫星出现故障时调度备用卫星替代失效的工作卫星工作;另外主控站也具有监控站的功能注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去
GPS定位系统的用户部分由GPS接收机数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成它的作用是接收GPS卫星所发出的信号利用这些信号进行导航定位等工作
以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS定位系统GPS定位系统具有性能好精度高应用广的特点是迄今最好的导航定位系统随着全球定位系统的不断改进硬软件的不断完善应用领域正在不断地开拓已遍及国民经济各种部门并开始逐步深入人们的日常生活建立城市或其它局部性GPS控制网是一项重要的基础性工作技术设计则是建立GPS网的第一步是保证GPS网能够满足经济建设需要保证GPS成果质量可靠的关键性工作
随着GPS 在测量中应用的普及,对GPS 应用的研究有了更广泛的扩展而GPS 网无论是在布网方案,还是在平差模型方面,都与经典网有许多不同之处由此,经典网的优化设计不再完全适用于GPS 网的优化设计本文在总结了GPS 网特点和经典网优化设计特点的基础上,提出了GPS 网优化设计的分类与优化目标全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T
Specifications for global positioning system (GPS) surveys本标准规定利用全球定位系统(GPS)按静态快速静态定位原理建立测量控制网简称GPS控制网的原则等级划分和作业方法
本标准适用于国家和局部GPS控制网的设计布测和数据处理下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示版本均为有效所有标准都会被修订适用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性
国家一二等水准测量规范
国家三四等水准测量规范
国家三角测量规范
测绘产品检查验收规定
测绘产品质量评定规定
测绘技术设计规定
全球定位系统(GPS)测量型接收机检定规程道路工程中的应用
GPS在道路工程中的应用主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等随着高等级公路的迅速发展对勘测技术提出了更高的要求由于线路长以知点少因此用常规测量手段不仅布网困难而且难以满足高精度的要求中国已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网然后用常规方法布设导线加密实践证明在几十公里范围内的点位误差只有2厘米左右达到了常规方法难以实现的精度同时也大大提前了工期GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量中由于无需通视可构成较强的网形提高点位精度同时对检测常规测量的支点也非常有效GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景GPS测量无需通视减少了常规方法的中间环节因此速度快精度高具有明显的经济和社会效益
GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系统)的简称GPS运用到电子巡更里的优势是如果一个比较长比较远的巡检线路不需要安装巡检点直接从卫星上取得坐标信号主要适用于长距离巡更巡检如电信森林防火石化油气管道勘查等澳普门禁的左光智介绍但是GPS容易受环境的影响比如因为阴天的森林天上有云电离层都会对卫星信号产生影响甚至有可能定位不到加上GPS耗电量大成本高最大的局限性是GPS不能在封闭的空间内比如大楼里面使用而巡更产品大部分是用于室内的[5]
汽车导航和交通管理中的应用
1车辆跟踪　　利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置并可任意放大缩小还原换图可以随目标移动使目标始终保持在屏幕上还可实现多窗口多车辆多屏幕同时跟踪利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输　　2提供出行路线规划和导航　　提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要的辅助功能它包括自动线路规划和人工线路设计自动线路规划是由驾驶者确定起点和目的地由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线包括最快的路线最简单的路线通过高速公路路段次数最少的路线的计算人工线路设计是由驾驶员根据自己的目的地设计起点终点和途经点等自动建立路线库线路规划完毕后显示器能够在电子地图上显示设计路线并同时显示汽车运行路径和运行方法　　3信息查询　　为用户提供主要物标如旅游景点宾馆医院等数据库用户能够在电子地图上显示其位置同时监测中心可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来　　4话务指挥　　指挥中心可以监测区域内车辆运行状况对被监控车辆进行合理调度指挥中心也可随时与被跟踪目标通话实行管理　　5紧急援助　　通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助监控台的电子地图显示求助信息和报警目标规划最优援助方案并以报警声光提醒值班人员进行应急处理
GPS除了用于导航定位测量外由于GPS系统的空间卫星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息因此以空间卫星上的精确时钟为基础在地面监测站的监控下传送精确时间和频率是GPS的另一重要应用应用该功能可进行精确时间或频率的控制可为许多工程实验服务此外据国外资料显示还可利用GPS获得气象数据为某些实验和工程应用
时间服务以GPS的时间为基准为领域内的设备提供时间服务是时间服务器基准时间重要来源
全球卫星定位系统GPS是开发的最具有开创意义的高新技术之一其全球性全能性全天侯性的导航定位定时测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用在发达国家GPS技术已经开始应用于交通运输和交通工程GPS技术在中国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步随着我国经济的发展高等级公路的快速修建和GPS技术的应用研究的逐步深入其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入并发挥更大的作用
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