衛(wèi)星定位

定位系統(tǒng)(GPS)

即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）。簡(jiǎn)單地說(shuō)，這是一個(gè)由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)可以保證在任意時(shí)刻，地球上任意一點(diǎn)都可以同時(shí)觀測(cè)到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測(cè)點(diǎn)的經(jīng)緯度和高度，以便實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航、定位、授時(shí)等功能。這項(xiàng)技術(shù)可以用來(lái)引導(dǎo)飛機(jī)、船舶、車(chē)輛以及個(gè)人，安全、準(zhǔn)確地沿著選定的路線(xiàn)，準(zhǔn)時(shí)到達(dá)目的地。
全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀(jì)70年代由美國(guó)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(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，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。
GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)由三部分組成：空間部分———GPS星座；地面控制部分———地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶(hù)設(shè)備部分———GPS 信號(hào)接收機(jī)。
GPS定位技術(shù)具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點(diǎn)，使其在各類(lèi)大地測(cè)量控制網(wǎng)的加強(qiáng)改造和建立以及在公路工程測(cè)量和大型構(gòu)造物的變形測(cè)量中得到了較為廣泛的應(yīng)用。
什么是GPS導(dǎo)航儀？
簡(jiǎn)單地說(shuō)，GPS導(dǎo)航儀就是能夠幫助用戶(hù)準(zhǔn)確定位當(dāng)前位置，并且根據(jù)既定的目的地計(jì)算行程，通過(guò)地圖顯示和語(yǔ)音提示兩種方式引導(dǎo)用戶(hù)行至目的地的汽車(chē)駕駛輔助設(shè)備。
它包括兩個(gè)重要的組成部分：一是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）簡(jiǎn)稱(chēng)GPS。它是由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控和用戶(hù)接收等三大部分組成。在太空中有24顆衛(wèi)星組成一個(gè)分布網(wǎng)絡(luò)，分別分布在6條離地面2萬(wàn)公里、傾斜角為55°的地球準(zhǔn)同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星每隔12小時(shí)繞地球一周，使地球上任一地點(diǎn)能夠同時(shí)接收7～9顆衛(wèi)星的信號(hào)。地面共有1個(gè)主控站和5個(gè)監(jiān)控站負(fù)責(zé)對(duì)衛(wèi)星的監(jiān)視、遙測(cè)、跟蹤和控制。它們負(fù)責(zé)對(duì)每顆衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)，并向主控站提供觀測(cè)數(shù)據(jù)。主控站收到數(shù)據(jù)后，計(jì)算出每顆衛(wèi)星在每一時(shí)刻的精確位置，并通過(guò)3個(gè)注入站將它傳送到衛(wèi)星上去，衛(wèi)星再將這些數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線(xiàn)電波向地面發(fā)射至用戶(hù)接收端設(shè)備。
注：這個(gè)系統(tǒng)最初是由美國(guó)陸海空三軍于20世紀(jì)70年代聯(lián)合研制的，它的主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的，是美國(guó)獨(dú)霸全球戰(zhàn)略的重要部署。GPS系統(tǒng)歷經(jīng)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，直到1994年3月全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座才正式布設(shè)完成。現(xiàn)在GPS系統(tǒng)的應(yīng)用不僅局限在軍事領(lǐng)域內(nèi)了，而是發(fā)展到汽車(chē)導(dǎo)航、大氣觀測(cè)、地理勘測(cè)、海洋救援、載人航天器防護(hù)探測(cè)等各個(gè)領(lǐng)域。
二是汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。光有GPS系統(tǒng)還不夠，它只能夠接收GPS衛(wèi)星發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算出用戶(hù)的三維位置、方向以及運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間方面的信息，沒(méi)有路徑計(jì)算能力。用戶(hù)手中的GPS接收設(shè)備要想實(shí)現(xiàn)路線(xiàn)導(dǎo)航功能還需要一套完善的包含硬件設(shè)備、電子地圖、導(dǎo)航軟件在內(nèi)的汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)。
GPS導(dǎo)航儀硬件包括芯片、天線(xiàn)、處理器、內(nèi)存、屏幕、按鍵、揚(yáng)聲器等組成部分。但就目前情況看來(lái)，市場(chǎng)中的GPS汽車(chē)導(dǎo)航儀在硬件上的差距并不大，主要區(qū)別還是集中在內(nèi)置的軟件和地圖上。在這里需要提醒大家注意一點(diǎn)，人們習(xí)慣上總是關(guān)心導(dǎo)航儀內(nèi)預(yù)裝何種地圖，實(shí)際上這是混淆了地圖和軟件兩者的區(qū)別。所謂地圖其實(shí)只是數(shù)據(jù)，而軟件是搜索引擎。地圖中各種地理信息綜合在一起的龐大數(shù)據(jù)如何被用戶(hù)所應(yīng)用？如何才能反應(yīng)到導(dǎo)航界面中？這就要借助于軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)了。因此導(dǎo)航地圖離不開(kāi)軟件的支持，反過(guò)來(lái)再優(yōu)秀的軟件系統(tǒng)如果沒(méi)有詳細(xì)的地圖數(shù)據(jù)也是白搭。
總結(jié)一下，一部完整的GPS汽車(chē)導(dǎo)航儀是由芯片、天線(xiàn)、處理器、內(nèi)存、顯示屏、揚(yáng)聲器、按鍵、擴(kuò)展功能插槽、電子地圖、導(dǎo)航軟件10個(gè)主要部分組成。
判斷GPS導(dǎo)航儀的優(yōu)劣，導(dǎo)航儀所能接收到的GPS衛(wèi)星數(shù)量和路徑規(guī)劃能力是關(guān)鍵。導(dǎo)航儀所能接收到的有效衛(wèi)星數(shù)量越多，說(shuō)明它當(dāng)前的信號(hào)越強(qiáng)，導(dǎo)航工作的狀態(tài)也就越穩(wěn)定。如果一臺(tái)導(dǎo)航儀經(jīng)常搜索不到衛(wèi)星或者在導(dǎo)航過(guò)程中頻繁地中斷信號(hào)影響了正常的導(dǎo)航工作，那它首先質(zhì)量就不過(guò)關(guān)更談不上優(yōu)劣了。

◆GPS的前身
GPS系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)工作，每天最多繞過(guò)地球13次，并且無(wú)法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統(tǒng)使得研發(fā)部門(mén)對(duì)衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗(yàn)，并驗(yàn)證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導(dǎo)航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對(duì)潛艇和艦船導(dǎo)航方面的巨大缺陷。美國(guó)海陸空三軍及民用部門(mén)都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。
為此，美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室(NRL)提出了名為T(mén)inmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網(wǎng)計(jì)劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗(yàn)衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗(yàn)了原子鐘計(jì)時(shí)系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎(chǔ)。而美國(guó)空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個(gè)星群的計(jì)劃，這些衛(wèi)星中除1顆采用同步軌道外其余的都使用周期為24h的傾斜軌道 該計(jì)劃以偽隨機(jī)碼(PRN)為基礎(chǔ)傳播衛(wèi)星測(cè)距信號(hào)，其強(qiáng)大的功能，當(dāng)信號(hào)密度低于環(huán)境噪聲的１％時(shí)也能將其檢測(cè)出來(lái)。偽隨機(jī)碼的成功運(yùn)用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個(gè)重要基礎(chǔ)。海軍的計(jì)劃主要用于為艦船提供低動(dòng)態(tài)的2維定位，空軍的計(jì)劃能供提供高動(dòng)態(tài)服務(wù)，然而系統(tǒng)過(guò)于復(fù)雜。由于同時(shí)研制兩個(gè)系統(tǒng)會(huì)造成巨大的費(fèi)用而且這里兩個(gè)計(jì)劃都是為了提供全球定位而設(shè)計(jì)的，所以1973年美國(guó)國(guó)防部將2者合二為一，并由國(guó)防部牽頭的衛(wèi)星導(dǎo)航定位聯(lián)合計(jì)劃局（JPO)領(lǐng)導(dǎo)，還將辦事機(jī)構(gòu)設(shè)立在洛杉磯的空軍航天處。該機(jī)構(gòu)成員眾多，包括美國(guó)陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊(duì)、交通部、國(guó)防制圖局、北約和澳大利亞的代表。
常用術(shù)語(yǔ)（這里解釋全球定位系統(tǒng)已經(jīng)太多了，我就不啰嗦了，把它設(shè)成超級(jí)鏈接，想看就點(diǎn)擊吧）
1.坐標(biāo)（Cordinate)
有二維和三維兩種表示。
2.路標(biāo)（Landmark or waypoint)
GPS內(nèi)存的一個(gè)坐標(biāo)值。
3.路線(xiàn)（Route)
路線(xiàn)是GPS內(nèi)存中存儲(chǔ)的一組數(shù)據(jù)，包括一個(gè)起點(diǎn)和一個(gè)終點(diǎn)的坐標(biāo)，還可以包括若干中間點(diǎn)的坐標(biāo)，每?jī)蓚�(gè)坐標(biāo)之間的線(xiàn)段叫一條腿。
4.前進(jìn)方向（Heading)
GPS沒(méi)有指北針的功能，靜止不動(dòng)時(shí)是不知道方向的。
5.導(dǎo)向（Bearing）
6.日出日落時(shí)間(Sun set/raise time)
7.足跡線(xiàn)(Plot trail)

GPS構(gòu)成

1�？臻g部分
GPS的空間部分是由24 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(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運(yùn)行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰�。GPS 衛(wèi)星產(chǎn)生兩組電碼, 一組稱(chēng)為C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一組稱(chēng)為P 碼(Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國(guó)軍方管制,并設(shè)有密碼,一般民間無(wú)法解讀,主要為美國(guó)軍方服務(wù)。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開(kāi)放給民間使用。
2。地面控制部分
地面控制部分由一個(gè)主控站,5 個(gè)全球監(jiān)測(cè)站和3 個(gè)地面控制站組成。監(jiān)測(cè)站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測(cè)量到所有可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將取得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過(guò)初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測(cè)站收集跟蹤數(shù)據(jù),計(jì)算出衛(wèi)星的軌道和時(shí)鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3 個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運(yùn)行至上空時(shí),把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開(kāi)注入站作用范圍之前進(jìn)行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間,但導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。
3。用戶(hù)設(shè)備部分
用戶(hù)設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。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(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測(cè)量出接收天線(xiàn)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(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶(hù)所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。接收機(jī)硬件和機(jī)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(hù)設(shè)備。GPS 接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線(xiàn)單元和接收單元兩部分。接收機(jī)一般采用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源。設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的目的在于更換外電源時(shí)不中斷連續(xù)觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)機(jī)內(nèi)電池自動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以防止數(shù)據(jù)丟失。目前各種類(lèi)型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)使用。

GPS原理

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶(hù)接收機(jī)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(jī)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(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶(hù)到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)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(hù)與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距（PR）：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼（簡(jiǎn)稱(chēng)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(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號(hào)中解調(diào)制出來(lái)，以50b/s調(diào)制在載頻上發(fā)射的。導(dǎo)航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(zhǎng)6s。前三幀各10個(gè)字碼；每三十秒重復(fù)一次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共15000b。導(dǎo)航電文中的內(nèi)容主要有遙測(cè)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(hù)接受到導(dǎo)航電文時(shí)，提取出衛(wèi)星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對(duì)比便可得知衛(wèi)星與用戶(hù)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(shí)所處位置，用戶(hù)在WGS-84大地坐標(biāo)系中的位置速度等信息便可得知。
可見(jiàn)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(hù)接受機(jī)使用的時(shí)鐘與衛(wèi)星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶(hù)的三維坐標(biāo)x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛(wèi)星與接收機(jī)之間的時(shí)間差作為未知數(shù)，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數(shù)解出來(lái)。所以如果想知道接收機(jī)所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛(wèi)星的信號(hào)。
GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息；用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷；用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個(gè)衛(wèi)星不同，隨時(shí)變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。
GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱(chēng)為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為UA碼偽距，精度約為20米左右，對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為P碼偽距，精度約為2米左右。
GPS接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào)，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(chēng)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(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè)，保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開(kāi)始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)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(cè)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(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值，而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位 精度也只能采用相位觀測(cè)值。
按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位（差分定位）。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式，它只能采用偽距觀測(cè)量，可用于車(chē)船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位（差分定位）是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法，它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量，大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。
在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差，在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)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(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)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(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)（大氣有明顯差別），應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。

相對(duì)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(shí)信號(hào)提供緯度、經(jīng)度和高度的信息，精確的距離測(cè)量需要精確的時(shí)鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對(duì)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(duì)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(shuō)：“如果不考慮相對(duì)論效應(yīng)，衛(wèi)星上的時(shí)鐘就和地球的時(shí)鐘不同步�！毕鄬�(duì)論認(rèn)為快速移動(dòng)物體隨時(shí)間的流逝比靜止的要慢。Will計(jì)算出，每個(gè)GPS衛(wèi)星每小時(shí)跨過(guò)大約1.4萬(wàn)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(duì)時(shí)間施加了更大的相對(duì)論效應(yīng)。大約2萬(wàn)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(shí)鐘每天快45微秒， GPS要計(jì)入共38微秒的偏差。Ashby解釋說(shuō)：“如果衛(wèi)星上沒(méi)有頻率補(bǔ)償，每天將會(huì)增大11千米的誤差。”(這種效應(yīng)實(shí)事上更為復(fù)雜，因?yàn)樾l(wèi)星沿著一個(gè)偏心軌道，有時(shí)離地球較近，有時(shí)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(dòng)測(cè)量的特點(diǎn)，作為先進(jìn)的測(cè)量手段和新的生產(chǎn)力，已經(jīng)融入了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。
隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，美國(guó)政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國(guó)國(guó)家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號(hào)精度在全球范圍內(nèi)得到改善，利用C/A碼進(jìn)行單點(diǎn)定位的精度由100米提高到20米，這將進(jìn)一步推動(dòng)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(chǎng)的增長(zhǎng)。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，在美國(guó)，單單是汽車(chē)GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，2000年后的市場(chǎng)將達(dá)到30億美元，而在我國(guó)，汽車(chē)導(dǎo)航的市場(chǎng)也將達(dá)到50億元人民幣�？梢�(jiàn)，GPS技術(shù)市場(chǎng)的應(yīng)用前景非常可觀。

GPS特點(diǎn)

全球定位系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時(shí)高精度；(4)快速省時(shí)高效率：(5)應(yīng)用廣泛多功能;(6)操作簡(jiǎn)便。

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(chē)輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測(cè)、地球物理資源勘探、工程測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)、地殼運(yùn)動(dòng)監(jiān)測(cè)、 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(xiàn)測(cè)定、船只實(shí)時(shí)調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測(cè)量以及海洋平臺(tái)定位、海平面升降監(jiān)測(cè)等；(3)航空航天應(yīng)用，包括飛機(jī)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(hù)探測(cè)等。

GPS應(yīng)用

　　主要是為船舶，汽車(chē)，飛機(jī)等運(yùn)動(dòng)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(jī)航路引導(dǎo)和進(jìn)場(chǎng)降落
　　3.汽車(chē)自主導(dǎo)航
　　4.地面車(chē)輛跟蹤和城市智能交通管理
　　5.緊急救生
　　6.個(gè)人旅游及野外探險(xiǎn)
　　7.個(gè)人通訊終端（與手機(jī)，PDA，電子地圖等集成一體）
　　
　　1.電力，郵電，通訊等網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步
　　2.準(zhǔn)確時(shí)間的授入
　　3.準(zhǔn)確頻率的授入
　　1.各種等級(jí)的大地測(cè)量，控制測(cè)量
　　2.道路和各種線(xiàn)路放樣
　　3.水下地形測(cè)量
　　4.地殼形變測(cè)量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測(cè)
　　5.GIS應(yīng)用
　　6.工程機(jī)械（輪胎吊，推土機(jī)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(cè)定航測(cè)外控點(diǎn)等。隨著高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，對(duì)勘測(cè)技術(shù)提出了更高的要求，由于線(xiàn)路長(zhǎng)，已知點(diǎn)少，因此，用常規(guī)測(cè)量手段不僅布網(wǎng)困難，而且難以滿(mǎn)足高精度的要求。目前，國(guó)內(nèi)已逐步采用GPS技術(shù)建立線(xiàn)路首級(jí)高精度控制網(wǎng)，然后用常規(guī)方法布設(shè)導(dǎo)線(xiàn)加密。實(shí)踐證明，在幾十公里范圍內(nèi)的點(diǎn)位誤差只有2厘米左右，達(dá)到了常規(guī)方法難以實(shí)現(xiàn)的精度，同時(shí)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(cè)量中。由于無(wú)需通視，可構(gòu)成較強(qiáng)的網(wǎng)形，提高點(diǎn)位精度，同時(shí)對(duì)檢測(cè)常規(guī)測(cè)量的支點(diǎn)也非常有效。GPS技術(shù)在隧道測(cè)量中也具有廣泛的應(yīng)用前景，GPS測(cè)量無(wú)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(jì)和社會(huì)效益。
◆GPS在汽車(chē)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(jī)、輪船、地面車(chē)輛以及步行者都可以利用GPS導(dǎo)航器進(jìn)行導(dǎo)航。汽車(chē)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(lái)的一門(mén)新型技術(shù)。汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理機(jī)、車(chē)速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動(dòng)器、LCD顯示器組成。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無(wú)線(xiàn)電通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)車(chē)輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)車(chē)輛跟蹤和交通管理等許多功能。
GPS技術(shù)在導(dǎo)航儀中的應(yīng)用舉例
國(guó)際領(lǐng)先GPS導(dǎo)航儀品牌：Ahada（艾航達(dá)）――源自美國(guó)硅谷，現(xiàn)已登錄中國(guó)！
Ahada（艾航達(dá)）――專(zhuān)注于發(fā)展先進(jìn)的GPS衛(wèi)星導(dǎo)航便攜式設(shè)備供應(yīng)商，公司產(chǎn)品線(xiàn)涉及便攜式導(dǎo)航、GPS手機(jī)導(dǎo)航及個(gè)人手持導(dǎo)航裝置等全系列GPS便攜產(chǎn)品。
Ahada（艾航達(dá)）――在美國(guó)硅谷、中國(guó)分別成立研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售的機(jī)構(gòu)，匯集多位在GPS、通訊領(lǐng)域擁有多年經(jīng)驗(yàn)的國(guó)際化一流科技精英，實(shí)現(xiàn)Ahada的領(lǐng)先技術(shù)和卓越品質(zhì)。
國(guó)內(nèi)上線(xiàn)首款產(chǎn)品：Ahada N310――高性?xún)r(jià)比機(jī)王（為商務(wù)精英和白領(lǐng)女性量身定做的GPS導(dǎo)航儀機(jī)型）
AhadaN310詳細(xì)資料詳見(jiàn)網(wǎng)址：www.ahadanav.com
產(chǎn)品核心功能：
1) 地圖查詢(xún)
◎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(lái)，也和可以和別人共享這些位置信息。
◎模糊的查詢(xún)你附件或某個(gè)位置附近的如加油站，賓館、取款機(jī)等信息，
2) 路線(xiàn)規(guī)劃
◎GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)根據(jù)你設(shè)定的起始點(diǎn)和目的地，自動(dòng)規(guī)劃一條線(xiàn)路。
◎規(guī)劃線(xiàn)路可以設(shè)定是否要經(jīng)過(guò)某些途徑點(diǎn)。
◎規(guī)劃線(xiàn)路可以設(shè)定是否避開(kāi)高速等功能。
3) 自動(dòng)導(dǎo)航
◎語(yǔ)音導(dǎo)航：
用語(yǔ)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(chē)信息，就像一個(gè)懂路的向?qū)Ц嬖V你如何駕車(chē)去目的地一樣。導(dǎo)航中最重要的一個(gè)功能，使你無(wú)需觀看操作終端，通過(guò)語(yǔ)音提示就可以安全到達(dá)目的地。
◎畫(huà)面導(dǎo)航：
在操作終端上，會(huì)顯示地圖，以及車(chē)子現(xiàn)在的位置，行車(chē)速度，目的地的距離，規(guī)劃的路線(xiàn)提示，路口轉(zhuǎn)向提示的行車(chē)信息。
◎重新規(guī)劃線(xiàn)路：
當(dāng)你沒(méi)有按規(guī)劃的線(xiàn)路行駛，或者走錯(cuò)路口時(shí)候，GPS 導(dǎo)航系統(tǒng)會(huì)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(xiàn)路。
詳細(xì)產(chǎn)品規(guī)格可登錄“艾航達(dá)”官方網(wǎng)站 http://www.ahadanav.com/
參考資料：艾航達(dá)官方網(wǎng)站 http://www.ahadanav.com/

GPS種類(lèi)

GPS衛(wèi)星接收機(jī)種類(lèi)很多，根據(jù)型號(hào)分為測(cè)地型、全站型、定時(shí)型、手持型、集成型；根據(jù)用途分為車(chē)載式、船載式、機(jī)載式、星載式、彈載式。
按接收機(jī)的用途分類(lèi)
　　1. 導(dǎo)航型接收機(jī)
　　此類(lèi)型接收機(jī)主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，它可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度。這類(lèi)接收機(jī) 一般采用C/A碼偽距測(cè)量，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時(shí)為±100m。 這類(lèi)接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同，此類(lèi)接收機(jī)還可以進(jìn)一步分為：
　　車(chē)載型——用于車(chē)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(jī)導(dǎo)航定位。由于飛機(jī)運(yùn)行速度快，因此，在航空上用的接收機(jī) 要求能適應(yīng)高速運(yùn)動(dòng)。
　　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(duì)接收機(jī)的要求更高。
　　2. 測(cè)地型接收機(jī)
　　測(cè)地型接收機(jī)主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。這類(lèi)儀器主要采用載波相位觀測(cè)值 進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。
　　3. 授時(shí)型接收機(jī)
　　這類(lèi)接收機(jī)主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，常用于天文臺(tái)及無(wú)線(xiàn)電通訊中時(shí)間同步。
　　4.2.2 按接收機(jī)的載波頻率分類(lèi)
　　單頻接收機(jī)
　　單頻接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，測(cè)定載波相位觀測(cè)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(jī)只適用于短基線(xiàn)（<15km）的精密定位。
　　雙頻接收機(jī)
　　雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1，L2載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)達(dá)幾千公里的精密定位。
　　4.2.3 按接收機(jī)通道數(shù)分類(lèi)
　　GPS接收機(jī)能同時(shí)接收多顆GPS衛(wèi)星的信號(hào)，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)衛(wèi)星信號(hào) 的跟蹤、處理和量測(cè)，具有這樣功能的器件稱(chēng)為天線(xiàn)信號(hào)通道。根據(jù)接收機(jī)所具有 的通道種類(lèi)可分為：
　　多通道接收機(jī)
　　序貫通道接收機(jī)
　　多路多用通道接收機(jī)
　　4.2.4 按接收機(jī)工作原理分類(lèi)
　　碼相關(guān)型接收機(jī)
　　碼相關(guān)型接收機(jī)是利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)值。
　　平方型接收機(jī)
　　平方型接收機(jī)是利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào),來(lái)恢復(fù)完整的載波信號(hào) 通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。
　　混合型接收機(jī)
　　這種儀器是綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測(cè)值。
　　干涉型接收機(jī)
　　這種接收機(jī)是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定兩個(gè)測(cè)站間距離。
經(jīng)過(guò)20余年的實(shí)踐證明，GPS系統(tǒng)是一個(gè)高精度、全天候和全球性的無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航、定位和定時(shí)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(jī)型的國(guó)際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
◆測(cè)地型GPS
　　測(cè)地型接收機(jī)主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。這類(lèi)儀器主要采用載波相位觀測(cè)值 進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高。儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。根據(jù)使用用途和精度，又分為靜態(tài)（單頻）接收機(jī)和動(dòng)態(tài)（雙頻）接收機(jī)即RTK.
目前，在GPS技術(shù)開(kāi)發(fā)和實(shí)際應(yīng)用方面，國(guó)際上較為知名的生產(chǎn)廠商有美國(guó)Trimble（天寶）導(dǎo)航公司、瑞士Leica Geosystems（徠卡測(cè)量系統(tǒng)）、日本TOPCON（拓普康）公司、美國(guó)Magellan（麥哲倫）公司（原泰雷茲導(dǎo)航）、國(guó)內(nèi)有中海達(dá)、上海華測(cè)導(dǎo)航、南方測(cè)繪等。
Trimble（天寶）的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有SPS751、SPS851、SPS781、SPS881、R8、R8GNSS、R7、R6及5800、5700等。其作為美國(guó)軍方控股企業(yè)，是世界上最早研究與生產(chǎn)的GPS的部分企業(yè)之一，其中，SPS881,R8GNSS為72通道GPS/WAAS/EGNOS接收機(jī)，它把三頻GPS接收機(jī)、GPS天線(xiàn)、UHF無(wú)線(xiàn)電和電源組合在一個(gè)袖珍單元中，具有內(nèi)置Trimble Maxwell 5芯片的超跟蹤技術(shù)。即使在惡劣的電磁環(huán)境中，仍然能用小于2.5瓦的功率提供對(duì)衛(wèi)星有效的追蹤。同時(shí)，為擴(kuò)大作業(yè)覆蓋范圍和全面減小誤差，可以同頻率多基準(zhǔn)站的方式工作。此外，它還與Trimble VRS網(wǎng)絡(luò)技術(shù)完全兼容，其內(nèi)置的WAAS和EGNOS功能提供了無(wú)基準(zhǔn)站的實(shí)時(shí)差分定位。SPS751、SPS851、SPS551還具有接收星站差分改正信息的功能，最高單機(jī)定位精度可達(dá)到5cm。
Leica Geosystems（徠卡測(cè)量系統(tǒng)）是全球著名的專(zhuān)業(yè)測(cè)量公司，其不僅在全站儀、相機(jī)方面對(duì)行業(yè)產(chǎn)生了很大的影響，而且在測(cè)量型GPS的研發(fā)及GPS的應(yīng)用上也做出了極大的貢獻(xiàn)，是快速靜態(tài)、動(dòng)態(tài)RTK技術(shù)的先驅(qū)。其GPS1200系統(tǒng)中的接收機(jī)包括4種型號(hào)：GX1230 GG/ATX1230 GG、GX1230/ATX1230、GX1220和GX1210。
其中，GX1230 GG/ATX1230 GG為72通道、雙頻RTK測(cè)量接收機(jī)，接收機(jī)集成電臺(tái)、GSM、GPRS和CDMA模塊，具有連續(xù)檢核（SmartCheck+）功能，可防水（水下1m）、防塵、防沙。動(dòng)態(tài)精度：水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm；靜態(tài)精度：水平5mm+0.5ppm，垂直10mm+0.5ppm。它在20Hz時(shí)的RTK距離能夠達(dá)到30km甚至更長(zhǎng)，并且可保證厘米級(jí)的測(cè)量精度，基線(xiàn)在30公里時(shí)的可靠性是99.99%。
日本TOPCON（拓普康）公司生產(chǎn)的GPS接收機(jī)主要有GR-3、GB-1000、Hiper系列、Net-G3等。其中，GR-3大地測(cè)量型接收機(jī)可100％兼容三大衛(wèi)星系統(tǒng)（GPS+GLONASS+GALIEO）的所有可用信號(hào)，他不僅僅是世界上最早研發(fā)出能同時(shí)接收美國(guó)的GPS與俄羅斯GLONASS兩種衛(wèi)星信號(hào)的雙星技術(shù)的廠家，也是現(xiàn)今世界上唯一可以同時(shí)接收所有GNSS衛(wèi)星的接收機(jī)技術(shù)，有72個(gè)超級(jí)跟蹤頻道，每個(gè)通道都可獨(dú)立追蹤三種衛(wèi)星信號(hào)，采用抗2米摔落堅(jiān)固設(shè)計(jì)，支持藍(lán)牙通訊，內(nèi)置GSM/GPRS模塊（可選）。靜態(tài)、快速靜態(tài)的精度：水平3mm+0.5ppm，垂直5mm+0.5ppm；RTK精度：水平10mm+1ppm，垂直15mm+1ppm；DGPS精度：優(yōu)于25cm。值得一提的是，該款接收機(jī)于2007年2月在德國(guó)獲得了2007年度iF工業(yè)設(shè)計(jì)大獎(jiǎng)，這款儀器的外觀打破了測(cè)量型GPS的常規(guī)模式，更具科學(xué)性與人性化設(shè)計(jì)。
中海達(dá)測(cè)繪的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要包括靜態(tài)一體化接收機(jī)HD-8200G和GD-8200X，其中HD-8200G配備有無(wú)線(xiàn)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(yǔ)音導(dǎo)航功能，可通過(guò)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(jī)定位精度：1.5m（CEP）。V8具有八大創(chuàng)新技術(shù)，詳情參見(jiàn)http://www.zhdgps.com
華測(cè)導(dǎo)航的GPS接收機(jī)產(chǎn)品主要有X60CORS、X20單頻接收機(jī)、X90一體化RTK、X60雙頻接收機(jī)等。國(guó)內(nèi)通過(guò)中華人民共和國(guó)制造計(jì)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(jī)，集成雙頻GPS接收機(jī)、雙頻測(cè)量型GPS天線(xiàn)、UHF無(wú)線(xiàn)電、進(jìn)口藍(lán)牙模塊和電池，動(dòng)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(jiān)硬的地面，也可浸入水下1米深處進(jìn)行測(cè)量。X90具有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK、碼差分等多種測(cè)量模式，精度范圍為毫米級(jí)到亞米級(jí)。 而且可與天寶，徠卡等主流品牌聯(lián)合作業(yè)。
南方測(cè)繪的GPS接收機(jī)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(jì)，集成GPS天線(xiàn)、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(jī)定位精度：1.5m(CEP)；碼差分定位精度：0.45m(CEP)。

◆車(chē)載GPS
當(dāng)通過(guò)硬件和軟件做成GPS定位終端用于車(chē)輛定位的時(shí)候，稱(chēng)為車(chē)載GPS,但光有定位還不行，還要把這個(gè)定位信息傳到報(bào)警中心或者車(chē)載GPS持有人那里，我們稱(chēng)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(jī)通訊），通過(guò)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(guò)微機(jī)解讀短信電文，在電子地圖上顯示車(chē)輛位置。這樣就實(shí)現(xiàn)了車(chē)載GPS定位。 與此同時(shí)，在車(chē)上安裝相應(yīng)的探測(cè)傳感器，利用車(chē)載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)通訊功能，同樣能把防盜報(bào)警信息發(fā)送到第三方，或者把這個(gè)報(bào)警電話(huà)、短信直接發(fā)送到車(chē)主手機(jī)上，完成車(chē)載GPS防盜報(bào)警。這里可以看出，車(chē)載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò)部分實(shí)際上是一個(gè)智能手機(jī)，可以和第三方互相通訊，還可以把車(chē)輛被搶?zhuān)�司機(jī)被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方。 所以說(shuō)車(chē)載GPS定位是定位、防盜、防劫的。
目前市場(chǎng)銷(xiāo)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(chē)定位，導(dǎo)航。目前越來(lái)越發(fā)達(dá)的道路，錯(cuò)綜復(fù)雜的高架橋給駕駛者越來(lái)越難分辨道路。導(dǎo)航車(chē)載gps的確是給駕駛者帶來(lái)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(xún)?nèi)珖?guó)旅游景點(diǎn)、酒店等服務(wù)。的確是旅游帶來(lái)了極大的方便！
◆類(lèi)似車(chē)載GPS
類(lèi)似車(chē)載GPS終端的還有定位手機(jī)、個(gè)人定位器等。GPS衛(wèi)星定位由于要通過(guò)第三方定位服務(wù)，所以要交納不等的月/年服務(wù)費(fèi)。
目前所有的GPS定位終端，都沒(méi)有導(dǎo)航功能。因?yàn)樵傩枰�增加硬件和軟件，成本提高�?
我們?cè)陔娨暲锟吹降能?chē)載GPS廣告，和上述的車(chē)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(shí)，首先定位，也就是導(dǎo)航的起點(diǎn)，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?yàn)閷?dǎo)航儀中缺少手機(jī)功能。比如你把導(dǎo)航儀放在車(chē)?yán)�，你朋友把�?chē)借開(kāi)走了，導(dǎo)航儀不能發(fā)信息給你，那你就無(wú)法查找車(chē)輛位置。所以導(dǎo)航儀是不能定位的。
你說(shuō)我買(mǎi)的是導(dǎo)航手機(jī)該行了吧，你想想，你把導(dǎo)航手機(jī)放在車(chē)上，現(xiàn)在車(chē)被盜了，那個(gè)手機(jī)會(huì)自己給你或第三方打電話(huà)發(fā)短信嗎？它是需要人來(lái)操作的。所以說(shuō)目前的導(dǎo)航終端都沒(méi)有定位功能。
導(dǎo)航終端可以導(dǎo)航路線(xiàn)，讓你在陌生的地方不迷路，劃出路線(xiàn)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(guó)目前在GPS應(yīng)該上取得了很大的市場(chǎng).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(chē)輛監(jiān)控系統(tǒng)軟件、GSM和GPRS移動(dòng)智能車(chē)載終端、系統(tǒng)的二次開(kāi)發(fā)車(chē)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(dòng)多媒體處理器硬件和由NXP與合作伙伴ALK Technologies聯(lián)合開(kāi)發(fā)的軟件。NXP聲稱(chēng)，該方案提供了設(shè)計(jì)師搭建一個(gè)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(chǔ)和游戲。NXP以其運(yùn)行于PNX0190上的swGPS Personal軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)GPS計(jì)算，從而取代了一個(gè)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(chǎng)升級(jí)。
跟隨GPS 的一系列關(guān)聯(lián)的應(yīng)用都設(shè)計(jì)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(yùn)行軌道、衛(wèi)星時(shí)鐘存在誤差，大氣對(duì)流層、電離層對(duì)信號(hào)的影響，以及人為的SA保護(hù)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(tái))進(jìn)行GPS觀測(cè)，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，與觀測(cè)值進(jìn)行比較，從而得出一修正數(shù)，并對(duì)外發(fā)布。接收機(jī)收到該修正數(shù)后，與自身的觀測(cè)值進(jìn)行比較，消去大部分誤差，得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的位置。實(shí)驗(yàn)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(guò)GPS衛(wèi)星在GPS預(yù)警器中設(shè)定坐標(biāo)來(lái)完成的，比如遇到一個(gè)電子眼，然后通過(guò)相關(guān)設(shè)備在電子眼的正下方設(shè)立一個(gè)坐標(biāo)，這樣，使得裝上這個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)數(shù)據(jù)的預(yù)警器到達(dá)這個(gè)點(diǎn)時(shí)，在達(dá)到坐標(biāo)點(diǎn)的前300米左右就會(huì)開(kāi)始預(yù)警，告訴車(chē)主前面有電子眼測(cè)速，不能超速駕駛，這樣就起到一個(gè)預(yù)警作用。這樣的準(zhǔn)確率跟數(shù)據(jù)點(diǎn)的多少是有關(guān)系的，主要就是利用衛(wèi)星的定位來(lái)實(shí)現(xiàn)了。
試機(jī)辨真假
　　記者通過(guò)汽車(chē)美容店的一朋友協(xié)助，挑選了4款所謂的“GPS預(yù)警機(jī)”，通過(guò)調(diào)研和試機(jī)對(duì)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(gè)預(yù)警點(diǎn)報(bào)警一次，單向預(yù)警；定點(diǎn)報(bào)警，不受干擾；預(yù)警準(zhǔn)確率可達(dá)98%以上。可選擇的音樂(lè)和語(yǔ)音種類(lèi)多，音質(zhì)較好。
　　B.假GPS預(yù)警器：同一個(gè)預(yù)警點(diǎn)報(bào)警兩次（駛向預(yù)警點(diǎn)和離開(kāi)預(yù)警點(diǎn)都報(bào)警）；會(huì)受某些公共設(shè)施如電塔干擾誤報(bào)警；多有漏報(bào)，準(zhǔn)確性率低不足70%；報(bào)警音樂(lè)和語(yǔ)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(tái)和遠(yuǎn)程的GPS智能車(chē)載終端。遠(yuǎn)程的GPS智能車(chē)載終端將車(chē)輛所處的位置信息、運(yùn)行速度、運(yùn)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(huì)立即進(jìn)行分析、比對(duì)等處理，并將處理結(jié)果以正常信息或者報(bào)警信息兩類(lèi)形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對(duì)目標(biāo)車(chē)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(qiáng)和發(fā)展。本文對(duì)GPS走向21世紀(jì)時(shí)的最新發(fā)展情況，特別是當(dāng)前國(guó)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(diǎn)介紹。
　　一 、GPS連續(xù)運(yùn)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(yùn)行站(約200個(gè))的基礎(chǔ)上所組成的IGS(International GPS Service)，是GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)的范例。它無(wú)償向全球用戶(hù)提供GPS各種信息，如GPS精密星歷、快速星歷、預(yù)報(bào)星歷、IGS站坐標(biāo)及其運(yùn)動(dòng)速率、IGS站所接收的GPS信號(hào)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(cè)量和地球動(dòng)力學(xué)方面支持了無(wú)數(shù)的科學(xué)項(xiàng)目，包括電離層、氣象、參考框架、精密時(shí)間傳遞、高分辨的推算地球自轉(zhuǎn)速率及其變化、地殼運(yùn)動(dòng)等。
(1) IGS現(xiàn)在提供的軌道有三類(lèi)：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(bào)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(jì)算等；還有一類(lèi)是預(yù)報(bào)軌道。
關(guān)于對(duì)GPS星鐘偏差方面的估計(jì)，目前只有兩個(gè)IGS分析中心提供。IGS目前近200個(gè)永久連續(xù)運(yùn)行的全球跟蹤站中，使用的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)近70個(gè)，其中約30個(gè)使用氫鐘，約20個(gè)使用銫原子鐘，約20個(gè)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(shí)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(bào)的相應(yīng)精度為±0.2mas。GPS作為一種空間大地測(cè)量技術(shù)，本身并不具備測(cè)定世界時(shí)(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(cè)定地球自轉(zhuǎn)速率有關(guān)，而自轉(zhuǎn)速率又是UT的時(shí)間導(dǎo)數(shù)，因此IGS仍能給出每天的日長(zhǎng)(LOD)值。IGS現(xiàn)在還能進(jìn)一步求定章動(dòng)項(xiàng)和高分辨率的極移(達(dá)每2小時(shí)1次，而不是現(xiàn)在的1天1次)，后者主要源于IGS各觀測(cè)站觀測(cè)質(zhì)量的提高，數(shù)據(jù)傳輸迅速和及時(shí)，以及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn)，并沒(méi)有本質(zhì)的改變，而前者卻是技術(shù)上的一個(gè)跨躍。
(3) IGS提供的一個(gè)極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運(yùn)行站(跟蹤站)的坐標(biāo)、相應(yīng)的框架、歷元和站移動(dòng)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(kāi)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(kāi)始IGS采用ITRF97。
(4) IGS在測(cè)定短期章動(dòng)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(dòng)稱(chēng)為極移，而它在慣性空間中的運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為歲差和章動(dòng)。
GPS技術(shù)不能確定UT，而只能確定日長(zhǎng)。同樣這一原則也適用于章動(dòng)，即GPS數(shù)據(jù)不能測(cè)定章動(dòng)的經(jīng)度和傾角，但能確定這些量的時(shí)間變率(對(duì)時(shí)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(dòng)項(xiàng)的章動(dòng)振幅，并與VLBI結(jié)果作了比較。結(jié)論認(rèn)為，就測(cè)定章動(dòng)短周期項(xiàng)而言，GPS方法優(yōu)于VLBI，而對(duì)超過(guò)1個(gè)月以上的長(zhǎng)周期而言，VLBI較優(yōu)。
由于對(duì)GPS技術(shù)的IGS作出了如此大的成績(jī)和貢獻(xiàn)，因此1999年9月各國(guó)的VLBI站和SLR站決定也組織類(lèi)似于IGS的相應(yīng)的IVS和IVRS。法國(guó)的DORIS和德國(guó)的PRARE也正在考慮成立類(lèi)似模式的國(guó)際組織。力求使這類(lèi)空間大地測(cè)量觀測(cè)系統(tǒng)組織起來(lái)，提高效率、提高精度和可靠性。
就地區(qū)性的GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)和綜合服務(wù)系統(tǒng)而言，發(fā)達(dá)國(guó)家也已做了很多這方面工作，取得了進(jìn)展。在美國(guó)布設(shè)了GPS“連續(xù)運(yùn)行參考站”(CORS)系統(tǒng)。它由美國(guó)大地測(cè)量局(NGS)負(fù)責(zé)，該系統(tǒng)的當(dāng)前目標(biāo)是（1）使美國(guó)各地的全部用戶(hù)能更方便的利用它來(lái)達(dá)到厘米級(jí)水平的定位和導(dǎo)航；（2）促進(jìn)用戶(hù)利用CORS來(lái)發(fā)展GIS；（3）監(jiān)測(cè)地殼形變；④求定大氣中水汽分布；⑤監(jiān)測(cè)電離層中自由電子濃度和分布。
截止1999年9月CORS已有156個(gè)站，而美國(guó)NGS宣布為了強(qiáng)化CORS系統(tǒng)，從現(xiàn)在起，以每個(gè)月增加3個(gè)站的速度來(lái)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(dòng)速率矢量、GPS星氣、站四周的氣象數(shù)據(jù)等，用戶(hù)可以通過(guò)信息網(wǎng)絡(luò)，如Internet很容易下載而得到。
英國(guó)建立的“連續(xù)運(yùn)行GPS參考站”(COGPS)系統(tǒng)的功能和目標(biāo)類(lèi)似于上述CORS，但結(jié)合英國(guó)本土情況還多了一項(xiàng)監(jiān)測(cè)英倫三島周?chē)�的海平面相�?duì)和絕對(duì)變化的任務(wù)。英國(guó)的COGPS由測(cè)繪局、環(huán)保局、氣象局、農(nóng)業(yè)部、海洋實(shí)驗(yàn)室共同負(fù)責(zé)。目前已有近30個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行站，今后的打算是擴(kuò)建COGPS系統(tǒng)和建立一個(gè)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(guó)近1200個(gè)GPS連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)的綜合服務(wù)系統(tǒng)。目前它在以監(jiān)測(cè)地殼形變、預(yù)報(bào)地震為主功能的基礎(chǔ)上，結(jié)合氣象和大氣部門(mén)開(kāi)展GPS大氣學(xué)的服務(wù)。
二、 GPS應(yīng)用于電離層監(jiān)測(cè)
GPS在監(jiān)測(cè)電離層方面的應(yīng)用，也是GPS空間氣象學(xué)的開(kāi)端。太空中充滿(mǎn)了等離子體、宇宙線(xiàn)粒子、各種波段的電磁輻射，由于太陽(yáng)常在1秒鐘內(nèi)拋出百萬(wàn)噸量級(jí)的帶電物，電離層由此而受到強(qiáng)烈干擾，這是空間氣象學(xué)研究的一個(gè)對(duì)象。通過(guò)測(cè)定電離層對(duì)GPS訊號(hào)的延遲來(lái)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(gè)載波。由這兩個(gè)載波可以削弱電離層對(duì)GPS定位的影響，或者說(shuō)可以求定電離層折射。因?yàn)檫@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(shí)，總是作簡(jiǎn)化的假定，所有自由電子含量都表示在一個(gè)單層面上，該面離地面高為H。這樣的話(huà)，電子含量正可以用在接收機(jī)和衛(wèi)星連線(xiàn)與此單層面交點(diǎn)(刺入點(diǎn))處的電子含量Es表示，它可以視為E與刺入點(diǎn)處天頂距Z&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;的函數(shù)Ecos Z&＃39;&＃39;&＃39;&＃39;＝Es�？梢詫⒃谇蛎嫔系碾娮訚舛菶s加以模型化，例如寫(xiě)成經(jīng)緯度的球諧函數(shù)等，這方面有很多專(zhuān)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(lái)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(hào)的差分碼偏差(differential code biases—DCBS)用IONEX形式向全世界用戶(hù)提供，下一步將通過(guò)比較，逐步聯(lián)合起來(lái)。
三、 GPS應(yīng)用于對(duì)流層監(jiān)測(cè)
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(xiàn)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較短，高差不大，因此對(duì)對(duì)流層的研究沒(méi)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(duì)流層折射已成為限制GPS定位精度提高的一個(gè)重要障礙。假設(shè)一個(gè)高程基本為零的地區(qū)，接收機(jī)所接收的GPS訊號(hào)從天頂方向傳來(lái)的話(huà)，其延遲可以達(dá)到2．2—2．6m這一量級(jí)，而2小時(shí)內(nèi)這一延遲變化可達(dá)10cm不是少見(jiàn)的(所以IGS分析中心提供的對(duì)流層參數(shù)是用2小時(shí)間隔一次)。也由于這個(gè)實(shí)際情況，對(duì)流層折射要顧及其隨機(jī)過(guò)程的變化來(lái)加以模型化。
在GPS應(yīng)用于對(duì)流層研究中，IGS的快速軌道和預(yù)報(bào)軌道信息對(duì)于天氣預(yù)報(bào)會(huì)起重大作用。此外，IGS通過(guò)德國(guó)GFZ的“IGS對(duì)流層比較和協(xié)調(diào)中心”提供的每2小時(shí)的對(duì)流層天頂延遲系列就象是控制點(diǎn)，對(duì)于區(qū)域性或局部性的對(duì)流層研究來(lái)說(shuō)，可以起到對(duì)流層延遲絕對(duì)值的標(biāo)定作用。
與地基GPS大氣監(jiān)測(cè)不同，星基或空基GPS掩星法測(cè)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(diǎn)。這一技術(shù)的原理是將GPS接收機(jī)放在某一低軌衛(wèi)星(LEO)或飛行器的平臺(tái)上，該GPS接收機(jī)一方面起到對(duì)該衛(wèi)星(或飛行器)精確定軌的作用，同時(shí)又應(yīng)用GPS掩星技術(shù)起到大氣探測(cè)器的作用。在1997年進(jìn)行的GPS/MET研究項(xiàng)目，證實(shí)了這個(gè)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(cè)定。
在今后幾年中，還有阿根廷的SAC—C，我國(guó)臺(tái)灣的COS—MIC，這些LEO衛(wèi)星都要用星載GPS來(lái)定軌和利用掩星法測(cè)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(xiàng)目研究還要進(jìn)行6次，預(yù)計(jì)它將在天氣預(yù)報(bào)、空間天氣預(yù)報(bào)、氣象監(jiān)測(cè)方面做出巨大貢獻(xiàn)。
四 、GPS作為衛(wèi)星測(cè)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(gè)很不容易解決的“干擾”。過(guò)去幾年利用大氣對(duì)GPS信號(hào)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(cè)高技術(shù)，即利用空載GPS作為測(cè)高儀進(jìn)行測(cè)高。它是通過(guò)利用海面或冰面所反射的GPS信號(hào)，求定海面或冰面地形，測(cè)定波浪形態(tài)，洋流速度和方向。通常衛(wèi)星測(cè)高或空載測(cè)高測(cè)的是一個(gè)點(diǎn)，連續(xù)測(cè)量結(jié)果在反向面上是一個(gè)截面，而GPS測(cè)高則是測(cè)量有一定寬度的帶，因此可以測(cè)定反射表面的起伏(地形)。據(jù)報(bào)告，試驗(yàn)時(shí)在空載平面安裝2臺(tái)GPS接收機(jī)，1臺(tái)天線(xiàn)向上用于對(duì)載體的定位，1臺(tái)天線(xiàn)向下，用于接收GPS在反射面上的訊號(hào)。美國(guó)在海上作了測(cè)定洋流和波浪的試驗(yàn)。丹麥在格凌蘭作了測(cè)定冰面地形及其變化的試驗(yàn)。
　　五 、衛(wèi)星一衛(wèi)星追蹤技術(shù)
衛(wèi)星對(duì)衛(wèi)星的追蹤(SST)技術(shù)的實(shí)質(zhì)是高分辨率的測(cè)定2顆衛(wèi)星間的距離變化，一般它分為兩類(lèi)，即高低衛(wèi)星追蹤和低低衛(wèi)星追蹤。前一類(lèi)是高軌衛(wèi)星(如對(duì)地靜止衛(wèi)星，GPS衛(wèi)星等)追蹤低軌(LEO)衛(wèi)星或空間飛行器，后一類(lèi)是處于大體為同一低軌道(LEO)上的2顆衛(wèi)星之間的追蹤，2顆衛(wèi)星間可以相距數(shù)百千米，這兩類(lèi)SST技術(shù)都將LEO衛(wèi)星作為地球重力場(chǎng)的傳感器，以衛(wèi)星間單向或雙向的微波測(cè)距系統(tǒng)測(cè)定衛(wèi)星間的相對(duì)速度及其變率。這一速度的不規(guī)則變化所反映的信息中，就包含了地球重力場(chǎng)信息。衛(wèi)星軌道愈低，這一速度變化受重力場(chǎng)的影響愈明顯，所反映重力場(chǎng)的分辨率也愈高。
這兩類(lèi)SST技術(shù)中，以高低衛(wèi)星追蹤所獲得的信息比較豐富，這是因?yàn)椋?
高軌衛(wèi)星，特別是有多個(gè)高軌衛(wèi)星(如GPS)能獲得低軌衛(wèi)星處于大部分軌道上所傳遞的信息；（2）對(duì)地面重力場(chǎng)的中波、長(zhǎng)波、短波信息都能恢復(fù)；（3）不同于低軌衛(wèi)星，高軌衛(wèi)星受重力場(chǎng)影響比較小，因此衛(wèi)星間速度變化能比較好的反映重力場(chǎng)信息，同時(shí)高衛(wèi)星的軌道也比較容易精確的求定。
SST技術(shù)的第一次試驗(yàn)是在1975年進(jìn)行的，高軌衛(wèi)星是對(duì)地靜止衛(wèi)星(GEO)ETS一6，而低軌衛(wèi)星為NIMBUS—6和APOLLO—SYYUS，但由于觀測(cè)值的分辨率和精度太低(低于10μm／s)，而沒(méi)有取得很滿(mǎn)意的成果，因此NASA放棄了此項(xiàng)研究；一直到1991年，利用GPS衛(wèi)星作高軌衛(wèi)星再次進(jìn)行了試驗(yàn)，用LANDSAT作為低軌衛(wèi)星，在該衛(wèi)星平面上裝GPS接收機(jī)，進(jìn)行定軌和測(cè)定高低衛(wèi)星間距離及其變率的試驗(yàn)，后來(lái)在T／P海洋測(cè)高衛(wèi)星上也作過(guò)類(lèi)似試驗(yàn)，也由于測(cè)定距離及其變率的分辨率和精度不高，而沒(méi)有令人滿(mǎn)意的結(jié)果；這次歐空局(ESA)在德國(guó)(GFZ)主持下所發(fā)射的CHAMP，GRACE和GOCE3顆衛(wèi)星，在今后10年中將專(zhuān)門(mén)進(jìn)行SST和衛(wèi)星重力梯度測(cè)量(SGG)的試驗(yàn)，以改善對(duì)地球重力場(chǎng)的認(rèn)識(shí)。
IGS認(rèn)為持續(xù)地支持低軌衛(wèi)星(LEO)是它的一項(xiàng)重要任務(wù)方面，因此專(zhuān)門(mén)建立了LEO工作組。LEO工作組制定了工作計(jì)劃，并提出了一些建議：①建立IGS為追蹤LEO的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)化地面站網(wǎng)，以滿(mǎn)足LEO的要求；②IGS以短于24小時(shí)速率，對(duì)這些地面站網(wǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，提供LEO所需要的數(shù)據(jù)和產(chǎn)品；③為地面站網(wǎng)的GPS 1 Hz采樣率數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的GPS數(shù)據(jù)交換格式；④了解調(diào)查IGS精密軌道對(duì)LEO平臺(tái)上GPS數(shù)據(jù)采集的作用和意義。
1994年GPS就全面進(jìn)入正式運(yùn)行,該系統(tǒng)由21顆衛(wèi)星
組成,分別沿6個(gè)軌道平面運(yùn)行,還有3顆衛(wèi)星一直處于熱
備份狀態(tài),總計(jì)24顆.但在軌道上運(yùn)行的GPS衛(wèi)星總數(shù)實(shí)
際上是變動(dòng)的,在1998年就有27顆GPS衛(wèi)星在軌道上運(yùn)
行.若從與赤道面55°傾角算第一個(gè)軌道面,則其他5個(gè)軌道
面均以此為基礎(chǔ),彼此各以60°角度相交.
收稿日期:2000201213
(2)關(guān)于對(duì)GPS星鐘偏差方面的估計(jì),目前只有兩個(gè)
IGS分析中心提供.IGS目前近200個(gè)永久連續(xù)運(yùn)行的全球
跟蹤站中,使用的外部頻率標(biāo)準(zhǔn)近70個(gè),其中約30個(gè)使用
氫鐘,約20個(gè)使用銫原子鐘,約20個(gè)使用銣原子鐘,其余的
使用GPS內(nèi)部的晶體震蕩器.
(3)IGS還提供極移和世界時(shí)信息(參見(jiàn)表1).IGS公布
的最終的每日極坐標(biāo)(x,y),其精度為±0. 1m a s,快報(bào)的相應(yīng)
精度為±0. 2m a s.GPS作為一種空間大地測(cè)量技術(shù),本身并
不具備測(cè)定世界時(shí)(U T)的功能,但由于一方面GPS衛(wèi)星軌
道參數(shù)和U T相關(guān),另一方面,也和測(cè)定地球自轉(zhuǎn)速率有關(guān),
而自轉(zhuǎn)速率又是U T的時(shí)間導(dǎo)數(shù),因此IGS仍能給出每天的
日長(zhǎng)(LOD)值.IGS現(xiàn)在還能進(jìn)一步求定章動(dòng)項(xiàng)和高分辨率
的極移(達(dá)每2小時(shí)1次,而不是現(xiàn)在的1天1次),后者主
要源于IGS各觀測(cè)站觀測(cè)質(zhì)量的提高,數(shù)據(jù)傳輸迅速和及
時(shí),以及數(shù)據(jù)處理方法的改進(jìn),并沒(méi)有本質(zhì)的改變,而前者卻
是技術(shù)上的一個(gè)跨躍.
(4)IGS提供的一個(gè)極為有用和重要的信息是IGS的那
些連續(xù)運(yùn)行站(跟蹤站)的坐標(biāo),相應(yīng)的框架,歷元和站移動(dòng)
速率,前者精度好于1cm,后者精度好于1mm a.IGS站坐
標(biāo)所采用的坐標(biāo)參考框架是和IER S互相協(xié)調(diào)的.1993年末
開(kāi)始使用ITR F91, 1994年使用ITR F92, 1995年到1996年
中期使用ITR F93, 1996年中期到1998年4月一直使用
ITR F94, 1998年3月1日轉(zhuǎn)而采用ITR F96, 1999年8月1
日開(kāi)始IGS采用1TR F97.
(5)IGS在測(cè)定短期章動(dòng)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(dòng)稱(chēng)為極移,而它在慣性空間中的
運(yùn)動(dòng)稱(chēng)為歲差和章動(dòng).GPS技術(shù)不能確定U T,而只能確定
日長(zhǎng).同樣這一原則也適用于章動(dòng),即GPS數(shù)據(jù)不能測(cè)定章
動(dòng)的經(jīng)度和傾角,但能確定這些量的時(shí)間變率(對(duì)時(shí)間的導(dǎo)
數(shù)).基于這一原理,用了3年的每天的W和E值的資料,估
算短期章動(dòng)項(xiàng)的章動(dòng)振幅,并與VLB I結(jié)果作了比較,結(jié)論
認(rèn)為,就測(cè)定章動(dòng)短周期項(xiàng)而言,GPS方法優(yōu)于VLB I,而對(duì)
超過(guò)一個(gè)月以上的長(zhǎng)周期而言,VLB I較優(yōu).
由于對(duì)于GPS技術(shù)的IGS作出了如此大的成績(jī)和貢
獻(xiàn),因此在1999年9月各國(guó)的VLB I站和SL R站決定組織
類(lèi)似于IGS的相應(yīng)的IV S和IL R S.法國(guó)的DO R IS和德國(guó)的
PRA R E也正在考慮成立類(lèi)似模式的國(guó)際組織.力求使這類(lèi)
空間大地測(cè)量觀測(cè)系統(tǒng)組織起來(lái),提高效率,提高精度和可
靠性.

GPS今后的發(fā)展趨勢(shì)

GPS今后的發(fā)展趨勢(shì)將體現(xiàn)在以下幾方面：
● 衛(wèi)星系統(tǒng)的更新與多個(gè)衛(wèi)星定位系統(tǒng)共存，將明顯改善衛(wèi)星導(dǎo)航定位的精度和可靠性。
● 雙頻高精度測(cè)地型接收機(jī)將繼續(xù)高度壟斷在幾個(gè)技術(shù)領(lǐng)先的GPS廠家手中，美國(guó)將繼續(xù)保持其絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。
● 單頻測(cè)地型接收機(jī)和導(dǎo)航接收機(jī)OEM板產(chǎn)業(yè)將擴(kuò)散到世界各地，雖是低檔次的GPS產(chǎn)品 ，但用途廣、用戶(hù)多、市場(chǎng)大。美國(guó)把GPS單頻OEM板的生產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)讓出口，因而推動(dòng)了世界各地企業(yè)投資GPS OEM的生產(chǎn)。
● 陸地導(dǎo)航定位產(chǎn)品將成為發(fā)展最快的GPS產(chǎn)業(yè)。
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參考資料：
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10.武漢gps專(zhuān)賣(mài)：http://www.whshuma.com/category.php?id=7

• 通信詞典解釋