GPS定位仪使用指南06
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GPS定位仪使用指南06
GPS定位仪使用指南；GPS作为野外定位的最佳工具，在户外运动中有广泛；现在我来谈一下我的一些GPS使用办法和经验，希望；有2维、3维两种坐标表示，当GPS能够收到4颗及；40075*sin(90-40),此地经度一度合；2.路标（LandmarkorWaypoint）；GPS内存中保存的一个点的坐标值；3.路线(ROUTE)；路线是GPS内存中存储的一组数
GPS定位仪使用指南
GPS作为野外定位的最佳工具，在户外运动中有广泛的应用，在国内也可以越来越经常地看见有人使用了。GPS不象电视或收音机，打开就能用，它更象一架相机，你需要有一定的技巧。
现在我来谈一下我的一些GPS使用办法和经验，希望其他朋友能继续补充。
首先大家要弄清使用GPS时常碰到的一些术语：
1.坐标（coordinate)
有2维、3维两种坐标表示，当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的3微坐标：经度、纬度、高度，若只能收到3颗卫星的信号，它只能计算出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)的方式，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使用LAT/LONG系统，这主要是由你所使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精确度而实施的一种措施）打开时，GPS的水平精度在100-50米之间，视接受到卫星信号的多少和强弱而定，若根据GPS的指示，说你已经到达，那么四周看看，应该在大约一个足球场大小的面积内发现你的目标的。在SA关闭时（目前是很少见的，但美政府计划将来取消SA)，精度能达到15米左右（GPS性能介绍上说的精度都给的是no
SA值，唬人的）。高度的精确性由于系统结构的原因，更差些。经纬度的显示方式一般都可以根据自己的爱好选择，一般有\，\（其中的“*”代表“度”，以下同）地球子午线长是39940.67公里，纬度改变一度合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式，并把各位数字改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都有计算两点距离的功能，可给出两个坐标间的精确距离。高度的显示会有英制和公制两种方式，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\键，就会把当前点记成一个路标，它有个默认的一般是象\之类的名字，你可以修改成一个易认的名字（字母用上下箭头输入），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主要功能之一，但是你也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过计算机接口输入GPS，成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO功能（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能记录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，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，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/计算机输入数值，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改变一个路标的名字或坐标，如果某条路线使用了它，你会发现这条线路也发生了同样的变化。可以有一条路线是\活跃\的。“活跃”路线的路点是导向(见5)功能的目标。
4.前进方向（Heading）
GPS没有指北针的功能，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，基本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，否则前进方向是不准确的，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式来显示这个角度。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计算的。
5.导向(Bearing)
导向功能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\键，然后从列表中选择一个路标。以后\导向\功能将导向此路标。
2.)目前有活跃路线(Activity route)。活跃路线一般在设置->路线菜单下设定。如果目前有活动路线，那么\导向\的点是路线中第一个路点，每到达一个路点后，自动指到下一个路点。
在\导向\页面上部都会标有当前导向路点名称（\里的点也是有名称的）。它是根据当前位置，计算出导向目标对你的方向角，以与\前进方向\相同的角度值显示。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的地。有些GPS把前进方向和导向功能结合起来，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，这在计划出发/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间，在山区因为有山脊遮挡，日照时间根据情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能记录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。足迹点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式，一般是只记录方向转折点，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清楚地看到自己足迹的水平投影。你可以开始记录、停止记录、设置方式或清空足迹线。“足迹”线上的点都没有名字，不能单独引用，查看其坐标，主要用来画路线图(计算机下载路线?)和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Trace
back)的功能，使用此功能时，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活动路线，用户即可按导向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线（比如route0）中，看你GPS的说明书，使用前要先检查此线路是否已有数据，若有，要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去，以免覆盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如\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，所以路线也会改变，不是原来那条回溯路线了。请查看你GPS的使用说明书，并试用以明确你的情况。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。
然后介绍一下GPS的主要使用方法：
GPS比较费电池，多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时，说明书上的时间并不是很准确的，长时间使用时要注意携带备用电池。大部分GPS有永久的备用电池，它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能，所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时，GPS提供一个默认的路标名，比如LMK001之类，难于记忆，虽可改成一个比较好记一些的名字，但一是输入不便，用上下箭头选字母很费劲，二是一般只能起很短的英文名字，比如6或9个字母，仍然不好记，同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录，是个不错的主意。
1.有地图使用
GPS与详细地图配合使用时有最好的效果，但是国内大比例尺地图十分难得，GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图，则可以预先规划线路，先做地图上规划，制定行程计划，可以按照线路的复杂情况和里程，建立一条或多条线路（ROUTE），读出路线特征点的坐标，输入GPS建立线路的各条“腿”(legs),并把一些单独的标志点作为路标(Landmark/Waypoint)输入GPS。GPS手工输入数据，是一项相当烦琐的事情，请想一下，每个路标就要输入名字、坐标等20多个字母数字，每个字母数字要按最多到十几次箭头才能出来，哈哈，这就是有人舍得花很多钱来买接线和软件，用计算机来上载/下载数据的原因。带上地图！行进时用一是利用GPS确定自己在地图上的位置，二是按照导向功能指示的目标方向，配合地图找路向目标前进。同时一定要记录各规划点的实际坐标，最好再针对每条规划线路建立另一条实际线路，即可作为原路返回时使用，又可回来后作为实际路线资料保存，供后人使用。
2.无图使用这是更为常见的使用方式。
1.)使用路点定点：常用于确定岩壁坐标、探洞时确定洞口坐标或其他象线路起点、转折、宿营点的坐标。用法简单，MARK一个坐标就行了。
找点：所要找的地点坐标必须已经以路标(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的内存中，可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据，手工/计算机上载成的路标数据。按GOTO键，从列表中选择你的目的路标，然后转到“导向”页面，上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据，按方向角即可。
2.)使用路线输入路线：若能找到以前去过的朋友记录的路线信息，把它们输入GPS形成线路，或者（常见于原路返回）把以前记录的路标编辑成一条线路。
路线导向：把某条路线激活，按照和“找点”相同的方式，“导向”页会引导你走向路线的第一个点，一旦到达，目标点会自动更换为下一路点，“导向”页引导你走向路线的第二个点?若你偏离了路线，越过了某些中间点，一旦你再回到路线上来，“导向目标”会跳过你所绕过的那些点，定为线路上你当前位置对应的下一个点。
3.)回溯回溯功能实际是输入线路(route)的一种特殊方法，它在原路返回时十分好使。但有些注意事项，见“7.足迹线”
说一下我喜欢的使用方式：
首先我把坐标显示格式设为\形式，这样经度最低位数字变1，对应东西向移动了0.85米，纬度最低数字变1，对应南北方向移动了1.1米。另外对于携带一个采访机，标记路标后不改变其默认名字，而是录音记录这个路点名字、时间和地点描述。在一条路线的起始处标记一个路点，清空以前标记的“足迹点”，设置“足迹线”记录方式为自动，一直开机，在路线转折处、有明显地面标志处及其他需要标记处标记(MARK)路标(Waypoint)，并做录音说明。一直到达营地，标记营地，把用“回溯”功能把当日“足迹线”存成一条线路，并把此线路做拷贝，更名(Rename)所涉及的个路点，以免此路线被下次“回溯”冲掉，如果并不原路往回返，取消“回溯”路线的被激活状态（回溯路线自动被激活）。再把“足迹点”的形状抄到纸上，关机。第二天出发时，仍然按前一天出发时一样操作。如果是沿原路返回，那么激活前一天设的回溯路线，并结合沿途定的路标点，使用导向功能返回。行程结束，回到城里后，根据录音，把GPS记载的数据整理成线路描述文件保存，以后别人就可以使用这组数据走这条线路了。
由于国内大比例尺不宜得到，所以朋友们每次出去玩希望都能带一组正确数据回来，有地图时整理一套地图+实测路线坐标，没地图时整理一套线路描述+实测坐标，发到网上，逐渐积攒起来，形成咱们自己的地理数据库，以后再有朋友走这条线路就可以免除雇向导和迷路之苦了！
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2.3.2 计划
最初的GPS计划在联合计划局的领导下诞生了，该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星，地球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计划部得不减少卫星发射数量，改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上。然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改：21颗工作星和3颗备份星工作在互成30度的6条轨道上。这也是现在GPS卫星所使用的工作方式。
2.3.3 计划实施
GPS计划的实施共分三个阶段：
a.第一阶段为方案论证和初步设计阶段。
从1978年到1979年，由位于加利福尼亚的范登堡空军基地采用双子座火箭发射4颗试验卫星，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。
b.第二阶段为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的试验卫星，研制了各种用途的接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准，利用粗码定位，其精度就可达14米。
c.第三阶段为实用组网阶段。
日第一颗GPS工作卫星发射成功，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+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。
2.4 GPS系统原理
当苏联发射了第一颗人造卫星后，美国约翰?霍布斯金大学应用物理实验室的研究人员提出既然可以已知观测站的位置知道卫星位置，那么如果已知卫星位置，应该也能测量出接收者的所在位置。这是导航卫星的基本设想。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星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。而用户到卫星的距离则通过纪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，而是伪距（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伪随机码（简称伪码）发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的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；P码频率10.23MHz，第 4 页 共 6页 4 塔里木大学课程论文
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。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中-{A|zh-cn:解调制;zh-tw:解调变}-出来，以50b/s-{A|zh-cn:调制;zh-tw:调变}-在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含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。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时，提取出卫星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卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84-{A|zh-cn:大地坐标系;zh-tw:大地坐标系}-中的位置速度等信息便可得知。可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维-{A|zh-cn:坐标;zh-tw:坐标}-x、y、z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个卫星的信号。
为了使民用的精确度提升，科学界发展另一种技术，称为差分全球定位系统(Differential GPS), 简称DGPS。亦即利用附近的已知参考坐标点(由其它测量方法所得), 来修正 GPS 的误差。再把这个即时(real time)误差值加入本身坐标运算的考虑, 便可获得更精确的值。
GPS有2D导航和3D导航分，在卫星信号不够时无法提供3D导航服务，而且海拔高度精度明显不够，有时达到10倍误差[7]。但是在经纬度方面经改进误差很小。卫星定位仪在高楼林立的地区扑捉卫星信号要花较长时间。
2.5 GPS的功能
◆精确定时：广泛应用在天文台、通信系统基站、电视台中
◆工程施工：道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行测量
◆勘探测绘：野外勘探及城区规划中都有用到
◆导航： 武器导航：精确制导导弹、巡航导弹 车辆导航：车辆调度、监控系统 船舶导航：远洋导航、港口/内河引水 飞机导航：航线导航、进场着陆控制 星际导航：卫星轨道定位 个人导航：个人旅游及野外探险
◆定位：车辆防盗系统、手机、PDA、PPC等通信移动设备防盗，电子地图，定位系统，儿童及特殊人群的防走失系统[8]。
2.6 GPS的六大特点
1.全天候不受任何天气的影响； 第 5 页 共 6页 5 塔里木大学课程论文
2.全球覆盖（高达98%）；
3.七维定点定速定时高精度； 4.快速、省时、高效率； 5.应用广泛、多功能； 6.可移动定位。 3小结
GPS以其优越的性能，即广泛的应用条件被人们应用，为人们的生产生活带来了很大的方便，同时GPS的发展不会止步，在不久的将来，跟多应用方面的GPS仪器一定可以面向社会，带来更大的便利。 参考文献：
[1]李天文.GPS原理及应用 [M]. 北京：科学出版社，2003。 [2]袁建平,罗建军,越小奎,方群.卫星导航原理与应用 [M].北京：中国宇航出版社，2003。 [3]王惠南. GPS导航原理与应用 [M].北京：科学出版社，2003。 [4]刘基余. GPS卫星导航定位原理与方法 [M]. 北京：科学出版社，2003。 [5]胡友健. 全球定位系统（GPS）原理与应用 [M]. 武汉：中国地质大学出版社.2003。 [6]徐绍铨. GPS测量原理及应用（增订版）[M]. 武汉：武汉测绘科技大学出版社，2003。 [7] 多维通信公司. SkyFrame 卫星帧中继综合业务网络[S],1999。 [8]黄庚年、武法正、李巧云、刘瑞破.通信系统原理北京邮电学院出版社，1991年。 第 6 页 共 6页 6 包含总结汇报、考试资料、文档下载、专业文献、教学教材、办公文档、IT计算机、旅游景点以及全球卫星定位系统论文等内容。本文共2页
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读GPS卫星定位图，回答下题。
GPS卫星定位的基本原理是地面上任何一点，在任何一时刻，地面上空GPS卫星至少有
属于全球定位系统空间部分的是
GPS卫星星座
地面监控系统
GPS信号接收机
GPS卫星星座的工作卫星和在轨备用卫星分别是
要想随时知道自己所处的地理坐标，需要拥有
全球定位技术
GPS信号接收机
地理信息技术
GPS技术对交通的重要作用有
增加能源消费
降低行车速度
加快行车速度
全球定位系统的空间部分由分布在距离地面20200千米的6个轨道面上的多少颗卫星组成
与传统的手工测量手段相比，GPS技术具有的特点是
测量精度高，操作复杂
中间处理环节较多且复杂
仪器体积大，不便于携带
全天候操作，信息自动接收、存储
GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们出行、旅游、探险的帮手，其原因正确的是
GPS接收机的小型化以及价格的降低
GPS可以帮助人们降低旅游成本
GPS可使旅游者更具有安全感
GPS可以增加人们的旅游距离
答案：1．B;2．A;3．A;4．B;5．C;6．C;7．D;8．A;
科目：高中地理
来源：地理教研室
读“GPS卫星星座”图，请回答：
（1）全球定位系统由________、________和________组成。
（2）GPS卫星星座由________颗工作卫星和________颗在轨备用卫星组成，它们均匀分布在________个轨道平面内。
（3）相邻两个GPS星座卫星轨道平面夹角为________。每个卫星轨道上有________颗卫星。它们两两相隔________度。
科目：高中地理
读“GPS卫星星座”图，请回答：
（1）全球定位系统由________、________和________组成。
（2）GPS卫星星座由________颗工作卫星和________颗在轨备用卫星组成，它们均匀分布在________个轨道平面内。
（3）相邻两个GPS星座卫星轨道平面夹角为________。每个卫星轨道上有________颗卫星。它们两两相隔________度。
科目：高中地理
下图为GPS接收机的显示信息，读图，完成下列问题。
(1)该目标的经纬度为________、________。 (2)GPS为用户提供三维坐标，三维坐标是指________。 (3)图中位于头顶处的卫星代号是________。 (4)图中卫星中，信号最强的三颗为________、________、________。信号最弱的两颗为________和________。(写代号) (5)GPS如果定位至少需要________颗卫星。
科目：高中地理
来源：同步题
题型：综合读图题
读GPS组成图，回答下列问题。
（1）GPS是__________的简称，是具有在海、陆、空进行______、______与________功能的新一代卫星&&&&&&&& 导航与定位系统。（2）GPS的空间星座由____颗工作卫星、____颗备用卫星组成，高度约____，在全球的任何地方、任何&&&&&&&& 时间都可监测到____颗以上的卫星。在用GPS导航定位时，要想获得准确的三维信息，必须接收到&&&&&&&& ____颗GPS卫星的信号，它们被称为_____。（3）地面监控系统包括_____个主控站、_____个注入站和_____个监控站。主控站的作用是___________&&&&&&&& ___________________________；注入站的作用是_________________________________________。
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