詞語解釋
衛(wèi)星定位，又稱衛(wèi)星導航，是指利用太空中的人造衛(wèi)星來實現(xiàn)位置、速度、時間等信息的測量和定位的技術。它是一種利用地球上的接收機接收太空中的人造衛(wèi)星發(fā)出的信號，從而確定接收機的位置和時間的技術。 衛(wèi)星定位技術在通信領域有著廣泛的應用，它能夠實現(xiàn)精確的定位，可以提供精確的時間和位置信息，可以為通信設備提供精確的定位信息，從而提高通信系統(tǒng)的性能和可靠性。 衛(wèi)星定位技術可以用于實現(xiàn)精確的定位，從而實現(xiàn)對車輛、船只和飛機等移動設備的定位和跟蹤，可以用于搜索和救援。此外，衛(wèi)星定位技術還可以用于自動導航，可以提供精確的位置信息，從而實現(xiàn)自動化駕駛。 衛(wèi)星定位技術還可以用于實時監(jiān)控，可以提供實時的位置信息，從而實現(xiàn)對移動設備的實時監(jiān)控，從而提高設備的安全性和可靠性。 衛(wèi)星定位技術還可以用于實現(xiàn)精確的定位，可以用于實現(xiàn)精確的測量和定位，從而實現(xiàn)精確的地圖制作和測繪，可以提供精確的地理信息，從而為決策提供支持。 總之，衛(wèi)星定位技術在通信領域有著廣泛的應用，它可以提供精確的位置信息，從而實現(xiàn)精確的定位、跟蹤、導航、監(jiān)控和測繪等功能，為通信技術的發(fā)展提供了重要的支持。 定位系統(tǒng)(GPS) 即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。 全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(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、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。 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)；用戶設備部分———GPS 信號接收機。 GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點，使其在各類大地測量控制網的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。 什么是GPS導航儀？ 簡單地說，GPS導航儀就是能夠幫助用戶準確定位當前位置，并且根據既定的目的地計算行程，通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的汽車駕駛輔助設備。 它包括兩個重要的組成部分：一是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）簡稱GPS。它是由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控和用戶接收等三大部分組成。在太空中有24顆衛(wèi)星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7～9顆衛(wèi)星的信號。地面共有1個主控站和5個監(jiān)控站負責對衛(wèi)星的監(jiān)視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛(wèi)星進行觀測，并向主控站提供觀測數(shù)據。主控站收到數(shù)據后，計算出每顆衛(wèi)星在每一時刻的精確位置，并通過3個注入站將它傳送到衛(wèi)星上去，衛(wèi)星再將這些數(shù)據通過無線電波向地面發(fā)射至用戶接收端設備。 注：這個系統(tǒng)最初是由美國陸�？杖娪�20世紀70年代聯(lián)合研制的，它的主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要部署。GPS系統(tǒng)歷經20余年的研究實驗，耗資300億美元，直到1994年3月全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座才正式布設完成�，F(xiàn)在GPS系統(tǒng)的應用不僅局限在軍事領域內了，而是發(fā)展到汽車導航、大氣觀測、地理勘測、海洋救援、載人航天器防護探測等各個領域。 二是汽車導航系統(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，計算出用戶的三維位置、方向以及運動速度和時間方面的信息，沒有路徑計算能力。用戶手中的GPS接收設備要想實現(xiàn)路線導航功能還需要一套完善的包含硬件設備、電子地圖、導航軟件在內的汽車導航系統(tǒng)。 GPS導航儀硬件包括芯片、天線、處理器、內存、屏幕、按鍵、揚聲器等組成部分。但就目前情況看來，市場中的GPS汽車導航儀在硬件上的差距并不大，主要區(qū)別還是集中在內置的軟件和地圖上。在這里需要提醒大家注意一點，人們習慣上總是關心導航儀內預裝何種地圖，實際上這是混淆了地圖和軟件兩者的區(qū)別。所謂地圖其實只是數(shù)據，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)據如何被用戶所應用？如何才能反應到導航界面中？這就要借助于軟件來實現(xiàn)了。因此導航地圖離不開軟件的支持，反過來再優(yōu)秀的軟件系統(tǒng)如果沒有詳細的地圖數(shù)據也是白搭。 總結一下，一部完整的GPS汽車導航儀是由芯片、天線、處理器、內存、顯示屏、揚聲器、按鍵、擴展功能插槽、電子地圖、導航軟件10個主要部分組成。 判斷GPS導航儀的優(yōu)劣，導航儀所能接收到的GPS衛(wèi)星數(shù)量和路徑規(guī)劃能力是關鍵。導航儀所能接收到的有效衛(wèi)星數(shù)量越多，說明它當前的信號越強，導航工作的狀態(tài)也就越穩(wěn)定。如果一臺導航儀經常搜索不到衛(wèi)星或者在導航過程中頻繁地中斷信號影響了正常的導航工作，那它首先質量就不過關更談不上優(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)星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，并且無法給出高度信息，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)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 為此，美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網計劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗了原子鐘計時系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個星群的計劃，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 該計劃以偽隨機碼(PRN)為基礎傳播衛(wèi)星測距信號，其強大的功能，當信號密度低于環(huán)境噪聲的１％時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用于為艦船提供低動態(tài)的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態(tài)服務，然而系統(tǒng)過于復雜。由于同時研制兩個系統(tǒng)會造成巨大的費用而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，所以1973年美國國防部將2者合二為一，并由國防部牽頭的衛(wèi)星導航定位聯(lián)合計劃局（JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表。 常用術語（這里解釋全球定位系統(tǒng)已經太多了，我就不啰嗦了，把它設成超級鏈接，想看就點擊吧） 1.坐標（Cordinate) 有二維和三維兩種表示。 2.路標（Landmark or waypoint) GPS內存的一個坐標值。 3.路線（Route) 路線是GPS內存中存儲的一組數(shù)據，包括一個起點和一個終點的坐標，還可以包括若干中間點的坐標，每兩個坐標之間的線段叫一條腿。 4.前進方向（Heading) GPS沒有指北針的功能，靜止不動時是不知道方向的。 5.導向（Bearing） 6.日出日落時間(Sun set/raise time) 7.足跡線(Plot trail) GPS構成 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 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到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。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。GPS 衛(wèi)星產生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一組稱為P 碼(Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國軍方管制,并設有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開放給民間使用。 2。地面控制部分 地面控制部分由一個主控站,5 個全球監(jiān)測站和3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據,包括電離層和氣象數(shù)據,經過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據,計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時,把這些導航數(shù)據及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間,但導航精度會逐漸降低。 3。用戶設備部分 用戶設備部分即GPS 信號接收機。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衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據。根據這些數(shù)據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS 數(shù)據的后處理軟件包構成完整的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。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。 GPS原理 GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經歷的時間，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與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導航電文。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,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m；P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調制出來，以50b/s調制在載頻上發(fā)射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數(shù)據塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。 可見GPS導航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導航電文。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù)，然后用4個方程將這4個未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號。 GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息；用于預報未來幾個月內衛(wèi)星所處概略位置的預報星歷；用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個衛(wèi)星不同，隨時變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。 GPS接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機的距離，由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。 GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號，進行解碼或采用其它技術，將調制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛(wèi)星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據處理中作為參數(shù)解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。 按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數(shù)據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導航定位。相對定位（差分定位）是根據兩臺以上接收機的觀測數(shù)據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。 在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛(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，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收機。 相對論為GPS提供了所需的修正 全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時信號提供緯度、經度和高度的信息，精確的距離測量需要精確的時鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應。 準確度在30米之內的GPS接受器就意味著它已經利用了相對論效應。華盛頓大學的物理學家Clifford M. Will詳細解釋說：“如果不考慮相對論效應，衛(wèi)星上的時鐘就和地球的時鐘不同步�！毕鄬φ撜J為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。Will計算出，每個GPS衛(wèi)星每小時跨過大約1.4萬千米的路程，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。 而引力對時間施加了更大的相對論效應。大約2萬千米的高空，GPS衛(wèi)星經受到的引力拉力大約相當于地面上的四分之一。結果就是星載時鐘每天快45微秒， GPS要計入共38微秒的偏差。Ashby解釋說：“如果衛(wèi)星上沒有頻率補償，每天將會增大11千米的誤差�！�(這種效應實事上更為復雜，因為衛(wèi)星沿著一個偏心軌道，有時離地球較近，有時又離得較遠。) GPS前景 由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發(fā)展的各個應用領域。 隨著冷戰(zhàn)結束和全球經濟的蓬勃發(fā)展，美國政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號精度在全球范圍內得到改善，利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到20米，這將進一步推動GPS技術的應用，提高生產力、作業(yè)效率、科學水平以及人們的生活質量，刺激GPS市場的增長。據有關專家預測，在美國，單單是汽車GPS導航系統(tǒng)，2000年后的市場將達到30億美元，而在我國，汽車導航的市場也將達到50億元人民幣�？梢�，GPS技術市場的應用前景非�？捎^。 GPS特點 全球定位系統(tǒng)的主要特點：(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時高精度；(4)快速省時高效率：(5)應用廣泛多功能;(6)操作簡便。 GPS功用 全球定位系統(tǒng)的主要用途：(1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等；(2)海洋應用，包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等；(3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。 GPS應用 主要是為船舶，汽車，飛機等運動物體進行定位導航。例如： 1.船舶遠洋導航和進港引水 2.飛機航路引導和進場降落 3.汽車自主導航 4.地面車輛跟蹤和城市智能交通管理 5.緊急救生 6.個人旅游及野外探險 7.個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集成一體） 1.電力，郵電，通訊等網絡的時間同步 2.準確時間的授入 3.準確頻率的授入 1.各種等級的大地測量，控制測量 2.道路和各種線路放樣 3.水下地形測量 4.地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測 5.GIS應用 6.工程機械（輪胎吊，推土機等）控制 7.精細農業(yè) ◆GPS在道路工程中的應用 GPS在道路工程中的應用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網，然后用常規(guī)方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有2厘米左右，達到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構成較強的網形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。GPS技術在隧道測量中也具有廣泛的應用前景，GPS測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。 ◆GPS在汽車導航和交通管理中的應用 三維導航是GPS的首要功能，飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導航器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎上發(fā)展起來的一門新型技術。汽車導航系統(tǒng)由GPS導航、自律導航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網絡、計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。 GPS技術在導航儀中的應用舉例 國際領先GPS導航儀品牌：Ahada（艾航達）――源自美國硅谷，現(xiàn)已登錄中國！ Ahada（艾航達）――專注于發(fā)展先進的GPS衛(wèi)星導航便攜式設備供應商，公司產品線涉及便攜式導航、GPS手機導航及個人手持導航裝置等全系列GPS便攜產品。 Ahada（艾航達）――在美國硅谷、中國分別成立研發(fā)、生產、銷售的機構，匯集多位在GPS、通訊領域擁有多年經驗的國際化一流科技精英，實現(xiàn)Ahada的領先技術和卓越品質。 國內上線首款產品：Ahada N310――高性價比機王（為商務精英和白領女性量身定做的GPS導航儀機型） AhadaN310詳細資料詳見網址：www.ahadanav.com 產品核心功能： 1) 地圖查詢 ◎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，也和可以和別人共享這些位置信息。 ◎模糊的查詢你附件或某個位置附近的如加油站，賓館、取款機等信息， 2) 路線規(guī)劃 ◎GPS 導航系統(tǒng)會根據你設定的起始點和目的地，自動規(guī)劃一條線路。 ◎規(guī)劃線路可以設定是否要經過某些途徑點。 ◎規(guī)劃線路可以設定是否避開高速等功能。 3) 自動導航 ◎語音導航： 用語音提前向駕駛者提供路口轉向，導航系統(tǒng)狀況等行車信息，就像一個懂路的向導告訴你如何駕車去目的地一樣。導航中最重要的一個功能，使你無需觀看操作終端，通過語音提示就可以安全到達目的地。 ◎畫面導航： 在操作終端上，會顯示地圖，以及車子現(xiàn)在的位置，行車速度，目的地的距離，規(guī)劃的路線提示，路口轉向提示的行車信息。 ◎重新規(guī)劃線路： 當你沒有按規(guī)劃的線路行駛，或者走錯路口時候，GPS 導航系統(tǒng)會根據你現(xiàn)在的位置，為你重新規(guī)劃一條新的到達目的地的線路。 詳細產品規(guī)格可登錄“艾航達”官方網站 http://www.ahadanav.com/ 參考資料：艾航達官方網站 http://www.ahadanav.com/ GPS種類 GPS衛(wèi)星接收機種類很多，根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型；根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。 按接收機的用途分類 1. 導航型接收機 此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時為±100m。 這類接收機價格便宜，應用廣泛。根據應用領域的不同，此類接收機還可以進一步分為： 車載型——用于車輛導航定位； 航海型——用于船舶導航定位； 航空型——用于飛機導航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機 要求能適應高速運動。 星載型——用于衛(wèi)星的導航定位。由于衛(wèi)星的速度高達7km/s以上，因此對接收機的要求更高。 2. 測地型接收機 測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值 進行相對定位，定位精度高。儀器結構復雜，價格較貴。 3. 授時型接收機 這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。 4.2.2 按接收機的載波頻率分類 單頻接收機 單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由于不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。 雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。 4.2.3 按接收機通道數(shù)分類 GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號 的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據接收機所具有 的通道種類可分為： 多通道接收機 序貫通道接收機 多路多用通道接收機 4.2.4 按接收機工作原理分類 碼相關型接收機 碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。 平方型接收機 平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調制信號,來恢復完整的載波信號 通過相位計測定接收機內產生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。 混合型接收機 這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。 干涉型接收機 這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。 經過20余年的實踐證明，GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。 GPS技術已經發(fā)展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業(yè)。 ◆測地型GPS 測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值 進行相對定位，定位精度高。儀器結構復雜，價格較貴。根據使用用途和精度，又分為靜態(tài)（單頻）接收機和動態(tài)（雙頻）接收機即RTK. 目前，在GPS技術開發(fā)和實際應用方面，國際上較為知名的生產廠商有美國Trimble（天寶）導航公司、瑞士Leica Geosystems（徠卡測量系統(tǒng)）、日本TOPCON（拓普康）公司、美國Magellan（麥哲倫）公司（原泰雷茲導航）、國內有中海達、上海華測導航、南方測繪等。 Trimble（天寶）的GPS接收機產品主要有SPS751、SPS851、SPS781、SPS881、R8、R8GNSS、R7、R6及5800、5700等。其作為美國軍方控股企業(yè)，是世界上最早研究與生產的GPS的部分企業(yè)之一，其中，SPS881,R8GNSS為72通道GPS/WAAS/EGNOS接收機，它把三頻GPS接收機、GPS天線、UHF無線電和電源組合在一個袖珍單元中，具有內置Trimble Maxwell 5芯片的超跟蹤技術。即使在惡劣的電磁環(huán)境中，仍然能用小于2.5瓦的功率提供對衛(wèi)星有效的追蹤。同時，為擴大作業(yè)覆蓋范圍和全面減小誤差，可以同頻率多基準站的方式工作。此外，它還與Trimble VRS網絡技術完全兼容，其內置的WAAS和EGNOS功能提供了無基準站的實時差分定位。SPS751、SPS851、SPS551還具有接收星站差分改正信息的功能，最高單機定位精度可達到5cm。 Leica Geosystems（徠卡測量系統(tǒng)）是全球著名的專業(yè)測量公司，其不僅在全站儀、相機方面對行業(yè)產生了很大的影響，而且在測量型GPS的研發(fā)及GPS的應用上也做出了極大的貢獻，是快速靜態(tài)、動態(tài)RTK技術的先驅。其GPS1200系統(tǒng)中的接收機包括4種型號：GX1230 GG/ATX1230 GG、GX1230/ATX1230、GX1220和GX1210。 其中，GX1230 GG/ATX1230 GG為72通道、雙頻RTK測量接收機，接收機集成電臺、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時的RTK距離能夠達到30km甚至更長，并且可保證厘米級的測量精度，基線在30公里時的可靠性是99.99%。 日本TOPCON（拓普康）公司生產的GPS接收機主要有GR-3、GB-1000、Hiper系列、Net-G3等。其中，GR-3大地測量型接收機可100％兼容三大衛(wèi)星系統(tǒng)（GPS+GLONASS+GALIEO）的所有可用信號，他不僅僅是世界上最早研發(fā)出能同時接收美國的GPS與俄羅斯GLONASS兩種衛(wèi)星信號的雙星技術的廠家，也是現(xiàn)今世界上唯一可以同時接收所有GNSS衛(wèi)星的接收機技術，有72個超級跟蹤頻道，每個通道都可獨立追蹤三種衛(wèi)星信號，采用抗2米摔落堅固設計，支持藍牙通訊，內置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，該款接收機于2007年2月在德國獲得了2007年度iF工業(yè)設計大獎，這款儀器的外觀打破了測量型GPS的常規(guī)模式，更具科學性與人性化設計。 中海達測繪的GPS接收機產品主要包括靜態(tài)一體化接收機HD-8200G和GD-8200X，其中HD-8200G配備有無線遙控器，可遠距離查看衛(wèi)星狀況等關鍵信息，8200X配備有語音導航功能，可通過面板直接設置靜態(tài)采集關鍵參數(shù)衛(wèi)星高度角和采樣間隔。RTK產品主要有珠峰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），單機定位精度：1.5m（CEP）。V8具有八大創(chuàng)新技術，詳情參見http://www.zhdgps.com 華測導航的GPS接收機產品主要有X60CORS、X20單頻接收機、X90一體化RTK、X60雙頻接收機等。國內通過中華人民共和國制造計量器具許可證獲得的精度最高的產品，其中，X90為28通道雙頻GPS接收機，集成雙頻GPS接收機、雙頻測量型GPS天線、UHF無線電、進口藍牙模塊和電池，動態(tài)精度：水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm；靜態(tài)精度：水平5mm+1ppm，垂直10mm+1ppm，能達到10－30公里的作用范圍（因實際地域情況有所差別），既可以承受從3米高度跌落到堅硬的地面，也可浸入水下1米深處進行測量。X90具有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK、碼差分等多種測量模式，精度范圍為毫米級到亞米級。 而且可與天寶，徠卡等主流品牌聯(lián)合作業(yè)。 南方測繪的GPS接收機產品主要有RTK S82、S86、藍牙靜態(tài)GPS、等。其中S82采用一體化設計，集成GPS天線、UHF數(shù)據鏈、OEM主板、藍牙通訊模塊、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）；單機定位精度：1.5m(CEP)；碼差分定位精度：0.45m(CEP)。 ◆車載GPS 當通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時候，稱為車載GPS,但光有定位還不行，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了GSM網絡通訊（手機通訊），通過GSM網絡用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現(xiàn)了車載GPS定位。 與此同時，在車上安裝相應的探測傳感器，利用車載GPS定位的GSM網絡通訊功能，同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方，或者把這個報警電話、短信直接發(fā)送到車主手機上，完成車載GPS防盜報警。這里可以看出，車載GPS定位的GSM網絡部分實際上是一個智能手機，可以和第三方互相通訊，還可以把車輛被搶，司機被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方。 所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。 目前市場銷售很廣闊，經常被大家提及的是一般的民用的導航gps，這樣的gps主要是給汽車定位，導航。目前越來越發(fā)達的道路，錯綜復雜的高架橋給駕駛者越來越難分辨道路。導航車載gps的確是給駕駛者帶來了極大的方便！ 而且現(xiàn)在的導航gps還具有提前預警電子眼、查詢全國旅游景點、酒店等服務。的確是旅游帶來了極大的方便！ ◆類似車載GPS 類似車載GPS終端的還有定位手機、個人定位器等。GPS衛(wèi)星定位由于要通過第三方定位服務，所以要交納不等的月/年服務費。 目前所有的GPS定位終端，都沒有導航功能。因為再需要增加硬件和軟件，成本提高。 我們在電視里看到的車載GPS廣告，和上述的車載GPS完全是兩回事。它是一種GPS導航產品，當需要導航時，首先定位，也就是導航的起點，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，因為導航儀中缺少手機功能。比如你把導航儀放在車里，你朋友把車借開走了，導航儀不能發(fā)信息給你，那你就無法查找車輛位置。所以導航儀是不能定位的。 你說我買的是導航手機該行了吧，你想想，你把導航手機放在車上，現(xiàn)在車被盜了，那個手機會自己給你或第三方打電話發(fā)短信嗎？它是需要人來操作的。所以說目前的導航終端都沒有定位功能。 導航終端可以導航路線，讓你在陌生的地方不迷路，劃出路線讓你到達目的地，告訴你自己當前位置，和周邊的設施等等。 中國目前在GPS應該上取得了很大的市場.其中有很多公司是導航的.但是也有在GPS行業(yè)做定位管理的。 各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)軟件、GSM和GPRS移動智能車載終端、系統(tǒng)的二次開發(fā)車輛監(jiān)控系統(tǒng)整體搭建方案.系統(tǒng)廣泛應用于公安，醫(yī)療，消防，交通，物流等領域。該方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移動多媒體處理器硬件和由NXP與合作伙伴ALK Technologies聯(lián)合開發(fā)的軟件。NXP聲稱，該方案提供了設計師搭建一個帶導航能力的低成本、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、標準和高清晰度視頻播放和錄制、FM收音、圖像存儲和游戲。NXP以其運行于PNX0190上的swGPS Personal軟件來實現(xiàn)GPS計算，從而取代了一個GPS基帶處理器，進而降低了材料清單(BOM)成本并支持現(xiàn)場升級。 跟隨GPS 的一系列關聯(lián)的應用都設計到數(shù)學和算法，和GIS系統(tǒng)，地圖投影，坐標系轉換! 由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，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，建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS（DGPS），定位精度可提高到5米。 GPS預警器 GPS預警器是通過GPS衛(wèi)星在GPS預警器中設定坐標來完成的，比如遇到一個電子眼，然后通過相關設備在電子眼的正下方設立一個坐標，這樣，使得裝上這個坐標點數(shù)據的預警器到達這個點時，在達到坐標點的前300米左右就會開始預警，告訴車主前面有電子眼測速，不能超速駕駛，這樣就起到一個預警作用。這樣的準確率跟數(shù)據點的多少是有關系的，主要就是利用衛(wèi)星的定位來實現(xiàn)了。 試機辨真假 記者通過汽車美容店的一朋友協(xié)助，挑選了4款所謂的“GPS預警機”，通過調研和試機對比，確認其中一款是冒牌GPS的“電子狗”。并得出以下結論： A. GPS預警器：一個預警點報警一次，單向預警；定點報警，不受干擾；預警準確率可達98%以上�？蛇x擇的音樂和語音種類多，音質較好。 B.假GPS預警器：同一個預警點報警兩次（駛向預警點和離開預警點都報警）；會受某些公共設施如電塔干擾誤報警；多有漏報，準確性率低不足70%；報警音樂和語音單一，音質較差 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和遠程的GPS智能車載終端。遠程的GPS智能車載終端將車輛所處的位置信息、運行速度、運行軌跡等數(shù)據傳回到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收到這些數(shù)據后，會立即進行分析、比對等處理，并將處理結果以正常信息或者報警信息兩類形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對目標車輛采取必要措施。 GPS在新世紀的發(fā)展 進入21世紀，全球定位系統(tǒng)(GPS)在各方面的應用都將加強和發(fā)展。本文對GPS走向21世紀時的最新發(fā)展情況，特別是當前國際GPS服務(1GS)的產品內容、應用和服務等方面作重點介紹。 一 、GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)的發(fā)展 在全球地基GPS連續(xù)運行站(約200個)的基礎上所組成的IGS(International GPS Service)，是GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)的范例。它無償向全球用戶提供GPS各種信息，如GPS精密星歷、快速星歷、預報星歷、IGS站坐標及其運動速率、IGS站所接收的GPS信號的相位和偽距數(shù)據、地球自轉速率等。這些信息在大地測量和地球動力學方面支持了無數(shù)的科學項目，包括電離層、氣象、參考框架、精密時間傳遞、高分辨的推算地球自轉速率及其變化、地殼運動等。 (1) IGS現(xiàn)在提供的軌道有三類：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、電離層計算等；還有一類是預報軌道。 關于對GPS星鐘偏差方面的估計，目前只有兩個IGS分析中心提供。IGS目前近200個永久連續(xù)運行的全球跟蹤站中，使用的外部頻率標準近70個，其中約30個使用氫鐘，約20個使用銫原子鐘，約20個使用銣原子鐘，其余的使用GPS內部的晶體震蕩器。 (2) IGS還提供極移和世界時信息。IGS公布的最終的每日極坐標(x，y)，其精度為±0.1mas，快報的相應精度為±0.2mas。GPS作為一種空間大地測量技術，本身并不具備測定世界時(UT)的功能，但由于一方面GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)和UT相關，另一方面，也和測定地球自轉速率有關，而自轉速率又是UT的時間導數(shù)，因此IGS仍能給出每天的日長(LOD)值。IGS現(xiàn)在還能進一步求定章動項和高分辨率的極移(達每2小時1次，而不是現(xiàn)在的1天1次)，后者主要源于IGS各觀測站觀測質量的提高，數(shù)據傳輸迅速和及時，以及數(shù)據處理方法的改進，并沒有本質的改變，而前者卻是技術上的一個跨躍。 (3) IGS提供的一個極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運行站(跟蹤站)的坐標、相應的框架、歷元和站移動速度。前者精度好于1cm，后者精度好于1mm/y。IGS站坐標所采用的坐標參考框架是和IERS互相協(xié)調的。1993年末開始使用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日轉而采用ITRF96，1999年8月1日開始IGS采用ITRF97。 (4) IGS在測定短期章動方面的新貢獻。眾所周知，地球自轉軸在地球表面上的移動稱為極移，而它在慣性空間中的運動稱為歲差和章動。 GPS技術不能確定UT，而只能確定日長。同樣這一原則也適用于章動，即GPS數(shù)據不能測定章動的經度和傾角，但能確定這些量的時間變率(對時間的導數(shù))�；谶@一原理，用了3年的每天的ψ和ε值的資料，估算短期章動項的章動振幅，并與VLBI結果作了比較。結論認為，就測定章動短周期項而言，GPS方法優(yōu)于VLBI，而對超過1個月以上的長周期而言，VLBI較優(yōu)。 由于對GPS技術的IGS作出了如此大的成績和貢獻，因此1999年9月各國的VLBI站和SLR站決定也組織類似于IGS的相應的IVS和IVRS。法國的DORIS和德國的PRARE也正在考慮成立類似模式的國際組織。力求使這類空間大地測量觀測系統(tǒng)組織起來，提高效率、提高精度和可靠性。 就地區(qū)性的GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)而言，發(fā)達國家也已做了很多這方面工作，取得了進展。在美國布設了GPS“連續(xù)運行參考站”(CORS)系統(tǒng)。它由美國大地測量局(NGS)負責，該系統(tǒng)的當前目標是（1）使美國各地的全部用戶能更方便的利用它來達到厘米級水平的定位和導航；（2）促進用戶利用CORS來發(fā)展GIS；（3）監(jiān)測地殼形變；④求定大氣中水汽分布；⑤監(jiān)測電離層中自由電子濃度和分布。 截止1999年9月CORS已有156個站，而美國NGS宣布為了強化CORS系統(tǒng)，從現(xiàn)在起，以每個月增加3個站的速度來改善該系統(tǒng)的空間覆蓋率。此外，CORS的數(shù)據和信息包括接收的偽距和相位信息、站坐標、站移動速率矢量、GPS星氣、站四周的氣象數(shù)據等，用戶可以通過信息網絡，如Internet很容易下載而得到。 英國建立的“連續(xù)運行GPS參考站”(COGPS)系統(tǒng)的功能和目標類似于上述CORS，但結合英國本土情況還多了一項監(jiān)測英倫三島周圍的海平面相對和絕對變化的任務。英國的COGPS由測繪局、環(huán)保局、氣象局、農業(yè)部、海洋實驗室共同負責。目前已有近30個GPS連續(xù)運行站，今后的打算是擴建COGPS系統(tǒng)和建立一個中心，其主要任務是傳輸、提供、歸檔、處理和分析GPS各站數(shù)據。 日本已建成全國近1200個GPS連續(xù)運行站網的綜合服務系統(tǒng)。目前它在以監(jiān)測地殼形變、預報地震為主功能的基礎上，結合氣象和大氣部門開展GPS大氣學的服務。 二、 GPS應用于電離層監(jiān)測 GPS在監(jiān)測電離層方面的應用，也是GPS空間氣象學的開端。太空中充滿了等離子體、宇宙線粒子、各種波段的電磁輻射，由于太陽常在1秒鐘內拋出百萬噸量級的帶電物，電離層由此而受到強烈干擾，這是空間氣象學研究的一個對象。通過測定電離層對GPS訊號的延遲來確定在單位體積內總自由電子含量(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。兩個載波。由這兩個載波可以削弱電離層對GPS定位的影響，或者說可以求定電離層折射。因為這一折射和載波頻率有關。 當人們建立地區(qū)或全球電離層數(shù)字模型時，總是作簡化的假定，所有自由電子含量都表示在一個單層面上，該面離地面高為H。這樣的話，電子含量正可以用在接收機和衛(wèi)星連線與此單層面交點(刺入點)處的電子含量Es表示，它可以視為E與刺入點處天頂距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，例如寫成經緯度的球諧函數(shù)等，這方面有很多專家提出了各種模型。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所獲得的電離層地圖能在統(tǒng)一規(guī)格的基礎上進行綜合和比較。電離層模型有各不相同的理論基礎，而取得的數(shù)據來源的技術也不同，數(shù)據覆蓋面也不完整，所以目前只能將IGS和全球各種TEC的圖和GPS衛(wèi)星訊號的差分碼偏差(differential code biases—DCBS)用IONEX形式向全世界用戶提供，下一步將通過比較，逐步聯(lián)合起來。 三、 GPS應用于對流層監(jiān)測 在GPS應用中，早期主要是軌道誤差影響定位精度，而且早期的GPS基線相對來說比較短，高差不大，因此對對流層的研究沒有給予很大的重視。直到近期由于GPS軌道精度大大提高后，對流層折射已成為限制GPS定位精度提高的一個重要障礙。假設一個高程基本為零的地區(qū)，接收機所接收的GPS訊號從天頂方向傳來的話，其延遲可以達到2．2—2．6m這一量級，而2小時內這一延遲變化可達10cm不是少見的(所以IGS分析中心提供的對流層參數(shù)是用2小時間隔一次)。也由于這個實際情況，對流層折射要顧及其隨機過程的變化來加以模型化。 在GPS應用于對流層研究中，IGS的快速軌道和預報軌道信息對于天氣預報會起重大作用。此外，IGS通過德國GFZ的“IGS對流層比較和協(xié)調中心”提供的每2小時的對流層天頂延遲系列就象是控制點，對于區(qū)域性或局部性的對流層研究來說，可以起到對流層延遲絕對值的標定作用。 與地基GPS大氣監(jiān)測不同，星基或空基GPS掩星法測定氣象的技術有覆蓋面廣，垂直分辨好，數(shù)據獲取速度快的優(yōu)點。這一技術的原理是將GPS接收機放在某一低軌衛(wèi)星(LEO)或飛行器的平臺上，該GPS接收機一方面起到對該衛(wèi)星(或飛行器)精確定軌的作用，同時又應用GPS掩星技術起到大氣探測器的作用。在1997年進行的GPS/MET研究項目，證實了這個設想是可行的。預定于2000年4月發(fā)射的CHAMP衛(wèi)星要利用GPS掩星法進行全球對流層折射(包括大氣可降水分)的測定。 在今后幾年中，還有阿根廷的SAC—C，我國臺灣的COS—MIC，這些LEO衛(wèi)星都要用星載GPS來定軌和利用掩星法測大氣。 今后利用星載GPS的氣象和電子濃度截面數(shù)值，結合地面GPS站數(shù)據，作成層折圖像提供使用。今后3年中GPS／MET項目研究還要進行6次，預計它將在天氣預報、空間天氣預報、氣象監(jiān)測方面做出巨大貢獻。 四 、GPS作為衛(wèi)星測高儀的應用 多路徑效應是GPS定位中的一種噪音，至今仍是高精度GPS定位中一個很不容易解決的“干擾”。過去幾年利用大氣對GPS信號延遲的噪聲發(fā)展了GPS大氣學，目前也正在利用GPS定位中的多路徑效應發(fā)展GPS測高技術，即利用空載GPS作為測高儀進行測高。它是通過利用海面或冰面所反射的GPS信號，求定海面或冰面地形，測定波浪形態(tài)，洋流速度和方向。通常衛(wèi)星測高或空載測高測的是一個點，連續(xù)測量結果在反向面上是一個截面，而GPS測高則是測量有一定寬度的帶，因此可以測定反射表面的起伏(地形)。據報告，試驗時在空載平面安裝2臺GPS接收機，1臺天線向上用于對載體的定位，1臺天線向下，用于接收GPS在反射面上的訊號。美國在海上作了測定洋流和波浪的試驗。丹麥在格凌蘭作了測定冰面地形及其變化的試驗。 五 、衛(wèi)星一衛(wèi)星追蹤技術 衛(wèi)星對衛(wèi)星的追蹤(SST)技術的實質是高分辨率的測定2顆衛(wèi)星間的距離變化，一般它分為兩類，即高低衛(wèi)星追蹤和低低衛(wèi)星追蹤。前一類是高軌衛(wèi)星(如對地靜止衛(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SST技術都將LEO衛(wèi)星作為地球重力場的傳感器，以衛(wèi)星間單向或雙向的微波測距系統(tǒng)測定衛(wèi)星間的相對速度及其變率。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信息。衛(wèi)星軌道愈低，這一速度變化受重力場的影響愈明顯，所反映重力場的分辨率也愈高。 這兩類SST技術中，以高低衛(wèi)星追蹤所獲得的信息比較豐富，這是因為： 高軌衛(wèi)星，特別是有多個高軌衛(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）對地面重力場的中波、長波、短波信息都能恢復；（3）不同于低軌衛(wèi)星，高軌衛(wèi)星受重力場影響比較小，因此衛(wèi)星間速度變化能比較好的反映重力場信息，同時高衛(wèi)星的軌道也比較容易精確的求定。 SST技術的第一次試驗是在1975年進行的，高軌衛(wèi)星是對地靜止衛(wèi)星(GEO)ETS一6，而低軌衛(wèi)星為NIMBUS—6和APOLLO—SYYUS，但由于觀測值的分辨率和精度太低(低于10μm／s)，而沒有取得很滿意的成果，因此NASA放棄了此項研究；一直到1991年，利用GPS衛(wèi)星作高軌衛(wèi)星再次進行了試驗，用LANDSAT作為低軌衛(wèi)星，在該衛(wèi)星平面上裝GPS接收機，進行定軌和測定高低衛(wèi)星間距離及其變率的試驗，后來在T／P海洋測高衛(wèi)星上也作過類似試驗，也由于測定距離及其變率的分辨率和精度不高，而沒有令人滿意的結果；這次歐空局(ESA)在德國(GFZ)主持下所發(fā)射的CHAMP，GRACE和GOCE3顆衛(wèi)星，在今后10年中將專門進行SST和衛(wèi)星重力梯度測量(SGG)的試驗，以改善對地球重力場的認識。 IGS認為持續(xù)地支持低軌衛(wèi)星(LEO)是它的一項重要任務方面，因此專門建立了LEO工作組。LEO工作組制定了工作計劃，并提出了一些建議：①建立IGS為追蹤LEO的相應標準化地面站網，以滿足LEO的要求；②IGS以短于24小時速率，對這些地面站網的數(shù)據進行傳輸和處理，提供LEO所需要的數(shù)據和產品；③為地面站網的GPS 1 Hz采樣率數(shù)據建立相應的GPS數(shù)據交換格式；④了解調查IGS精密軌道對LEO平臺上GPS數(shù)據采集的作用和意義。 1994年GPS就全面進入正式運行,該系統(tǒng)由21顆衛(wèi)星 組成,分別沿6個軌道平面運行,還有3顆衛(wèi)星一直處于熱 備份狀態(tài),總計24顆.但在軌道上運行的GPS衛(wèi)星總數(shù)實 際上是變動的,在1998年就有27顆GPS衛(wèi)星在軌道上運 行.若從與赤道面55°傾角算第一個軌道面,則其他5個軌道 面均以此為基礎,彼此各以60°角度相交. 收稿日期:2000201213 (2)關于對GPS星鐘偏差方面的估計,目前只有兩個 IGS分析中心提供.IGS目前近200個永久連續(xù)運行的全球 跟蹤站中,使用的外部頻率標準近70個,其中約30個使用 氫鐘,約20個使用銫原子鐘,約20個使用銣原子鐘,其余的 使用GPS內部的晶體震蕩器. (3)IGS還提供極移和世界時信息(參見表1).IGS公布 的最終的每日極坐標(x,y),其精度為±0. 1m a s,快報的相應 精度為±0. 2m a s.GPS作為一種空間大地測量技術,本身并 不具備測定世界時(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,另一方面,也和測定地球自轉速率有關, 而自轉速率又是U T的時間導數(shù),因此IGS仍能給出每天的 日長(LOD)值.IGS現(xiàn)在還能進一步求定章動項和高分辨率 的極移(達每2小時1次,而不是現(xiàn)在的1天1次),后者主 要源于IGS各觀測站觀測質量的提高,數(shù)據傳輸迅速和及 時,以及數(shù)據處理方法的改進,并沒有本質的改變,而前者卻 是技術上的一個跨躍. (4)IGS提供的一個極為有用和重要的信息是IGS的那 些連續(xù)運行站(跟蹤站)的坐標,相應的框架,歷元和站移動 速率,前者精度好于1cm,后者精度好于1mm a.IGS站坐 標所采用的坐標參考框架是和IER S互相協(xié)調的.1993年末 開始使用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日轉而采用ITR F96, 1999年8月1 日開始IGS采用1TR F97. (5)IGS在測定短期章動方面的新貢獻.眾所周知,地球 自轉軸在地球表面上的移動稱為極移,而它在慣性空間中的 運動稱為歲差和章動.GPS技術不能確定U T,而只能確定 日長.同樣這一原則也適用于章動,即GPS數(shù)據不能測定章 動的經度和傾角,但能確定這些量的時間變率(對時間的導 數(shù)).基于這一原理,用了3年的每天的W和E值的資料,估 算短期章動項的章動振幅,并與VLB I結果作了比較,結論 認為,就測定章動短周期項而言,GPS方法優(yōu)于VLB I,而對 超過一個月以上的長周期而言,VLB I較優(yōu). 由于對于GPS技術的IGS作出了如此大的成績和貢 獻,因此在1999年9月各國的VLB I站和SL R站決定組織 類似于IGS的相應的IV S和IL R S.法國的DO R IS和德國的 PRA R E也正在考慮成立類似模式的國際組織.力求使這類 空間大地測量觀測系統(tǒng)組織起來,提高效率,提高精度和可 靠性. GPS今后的發(fā)展趨勢 GPS今后的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾方面： ● 衛(wèi)星系統(tǒng)的更新與多個衛(wèi)星定位系統(tǒng)共存，將明顯改善衛(wèi)星導航定位的精度和可靠性。 ● 雙頻高精度測地型接收機將繼續(xù)高度壟斷在幾個技術領先的GPS廠家手中，美國將繼續(xù)保持其絕對優(yōu)勢。 ● 單頻測地型接收機和導航接收機OEM板產業(yè)將擴散到世界各地，雖是低檔次的GPS產品 ，但用途廣、用戶多、市場大。美國把GPS單頻OEM板的生產技術轉讓出口，因而推動了世界各地企業(yè)投資GPS OEM的生產。 ● 陸地導航定位產品將成為發(fā)展最快的GPS產業(yè)。 如果您認為本詞條還有待完善，需要補充新內容或修改錯誤內容，請 編輯詞條 參考資料： 1.GPS導航 www.taogps.com 2.GPS地圖 http://www.map5.cn 3.gps導航儀 http://www.endyfashion.com/ 4.GPS定位 http://www.gps5.cn 5.GPS http://www.blestly.cn/bg 6.GPS手機 http://www.chong123.cn 7.ahada導航儀：www.ahadanav.com 8.gps車載導航：www.xbgps.com 9.GPS新網:www.sinolbs.cn 10.武漢gps專賣：http://www.whshuma.com/category.php?id=7
定位系統(tǒng)(GPS) 即全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。這個系統(tǒng)可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛(wèi)星，以保證衛(wèi)星可以采集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現(xiàn)導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿著選定的路線，準時到達目的地。 全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(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、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經過20余年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設完成。 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)；用戶設備部分———GPS 信號接收機。 GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優(yōu)點，使其在各類大地測量控制網的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。 什么是GPS導航儀？ 簡單地說，GPS導航儀就是能夠幫助用戶準確定位當前位置，并且根據既定的目的地計算行程，通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的汽車駕駛輔助設備。 它包括兩個重要的組成部分：一是全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System）簡稱GPS。它是由空間衛(wèi)星、地面監(jiān)控和用戶接收等三大部分組成。在太空中有24顆衛(wèi)星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4顆衛(wèi)星。GPS衛(wèi)星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7～9顆衛(wèi)星的信號。地面共有1個主控站和5個監(jiān)控站負責對衛(wèi)星的監(jiān)視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛(wèi)星進行觀測，并向主控站提供觀測數(shù)據。主控站收到數(shù)據后，計算出每顆衛(wèi)星在每一時刻的精確位置，并通過3個注入站將它傳送到衛(wèi)星上去，衛(wèi)星再將這些數(shù)據通過無線電波向地面發(fā)射至用戶接收端設備。 注：這個系統(tǒng)最初是由美國陸�？杖娪�20世紀70年代聯(lián)合研制的，它的主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，用于情報收集、核爆監(jiān)測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要部署。GPS系統(tǒng)歷經20余年的研究實驗，耗資300億美元，直到1994年3月全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座才正式布設完成�，F(xiàn)在GPS系統(tǒng)的應用不僅局限在軍事領域內了，而是發(fā)展到汽車導航、大氣觀測、地理勘測、海洋救援、載人航天器防護探測等各個領域。 二是汽車導航系統(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，計算出用戶的三維位置、方向以及運動速度和時間方面的信息，沒有路徑計算能力。用戶手中的GPS接收設備要想實現(xiàn)路線導航功能還需要一套完善的包含硬件設備、電子地圖、導航軟件在內的汽車導航系統(tǒng)。 GPS導航儀硬件包括芯片、天線、處理器、內存、屏幕、按鍵、揚聲器等組成部分。但就目前情況看來，市場中的GPS汽車導航儀在硬件上的差距并不大，主要區(qū)別還是集中在內置的軟件和地圖上。在這里需要提醒大家注意一點，人們習慣上總是關心導航儀內預裝何種地圖，實際上這是混淆了地圖和軟件兩者的區(qū)別。所謂地圖其實只是數(shù)據，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)據如何被用戶所應用？如何才能反應到導航界面中？這就要借助于軟件來實現(xiàn)了。因此導航地圖離不開軟件的支持，反過來再優(yōu)秀的軟件系統(tǒng)如果沒有詳細的地圖數(shù)據也是白搭。 總結一下，一部完整的GPS汽車導航儀是由芯片、天線、處理器、內存、顯示屏、揚聲器、按鍵、擴展功能插槽、電子地圖、導航軟件10個主要部分組成。 判斷GPS導航儀的優(yōu)劣，導航儀所能接收到的GPS衛(wèi)星數(shù)量和路徑規(guī)劃能力是關鍵。導航儀所能接收到的有效衛(wèi)星數(shù)量越多，說明它當前的信號越強，導航工作的狀態(tài)也就越穩(wěn)定。如果一臺導航儀經常搜索不到衛(wèi)星或者在導航過程中頻繁地中斷信號影響了正常的導航工作，那它首先質量就不過關更談不上優(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)星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，并且無法給出高度信息，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)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。由于衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性及子午儀系統(tǒng)存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛(wèi)星導航系統(tǒng)。 為此，美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛(wèi)星組成10000km高度的全球定位網計劃，并于67年、69年和74年各發(fā)射了一顆試驗衛(wèi)星，在這些衛(wèi)星上初步試驗了原子鐘計時系統(tǒng)，這是GPS系統(tǒng)精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛(wèi)星組成3至4個星群的計劃，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 該計劃以偽隨機碼(PRN)為基礎傳播衛(wèi)星測距信號，其強大的功能，當信號密度低于環(huán)境噪聲的１％時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS系統(tǒng)得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用于為艦船提供低動態(tài)的2維定位，空軍的計劃能供提供高動態(tài)服務，然而系統(tǒng)過于復雜。由于同時研制兩個系統(tǒng)會造成巨大的費用而且這里兩個計劃都是為了提供全球定位而設計的，所以1973年美國國防部將2者合二為一，并由國防部牽頭的衛(wèi)星導航定位聯(lián)合計劃局（JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰(zhàn)隊、交通部、國防制圖局、北約和澳大利亞的代表。 常用術語（這里解釋全球定位系統(tǒng)已經太多了，我就不啰嗦了，把它設成超級鏈接，想看就點擊吧） 1.坐標（Cordinate) 有二維和三維兩種表示。 2.路標（Landmark or waypoint) GPS內存的一個坐標值。 3.路線（Route) 路線是GPS內存中存儲的一組數(shù)據，包括一個起點和一個終點的坐標，還可以包括若干中間點的坐標，每兩個坐標之間的線段叫一條腿。 4.前進方向（Heading) GPS沒有指北針的功能，靜止不動時是不知道方向的。 5.導向（Bearing） 6.日出日落時間(Sun set/raise time) 7.足跡線(Plot trail) GPS構成 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 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有4 顆有源備份衛(wèi)星在軌運行。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到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。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。GPS 衛(wèi)星產生兩組電碼, 一組稱為C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一組稱為P 碼(Procise Code 10123MHz) ,P 碼因頻率較高,不易受干擾,定位精度高,因此受美國軍方管制,并設有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務。C/ A 碼人為采取措施而刻意降低精度后,主要開放給民間使用。 2。地面控制部分 地面控制部分由一個主控站,5 個全球監(jiān)測站和3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據,包括電離層和氣象數(shù)據,經過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據,計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時,把這些導航數(shù)據及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發(fā)生故障,那么在衛(wèi)星中預存的導航信息還可用一段時間,但導航精度會逐漸降低。 3。用戶設備部分 用戶設備部分即GPS 信號接收機。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衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后，即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據。根據這些數(shù)據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內軟件以及GPS 數(shù)據的后處理軟件包構成完整的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。設置機內電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止數(shù)據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便于野外觀測使用。 GPS原理 GPS導航系統(tǒng)的基本原理是測量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過紀錄衛(wèi)星信號傳播到用戶所經歷的時間，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與衛(wèi)星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛(wèi)星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發(fā)射導航電文。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,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m；P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛(wèi)星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛(wèi)星信號中解調制出來，以50b/s調制在載頻上發(fā)射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數(shù)據塊，其中最重要的則為星歷數(shù)據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛(wèi)星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛(wèi)星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛(wèi)星星歷數(shù)據推算出衛(wèi)星發(fā)射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。 可見GPS導航系統(tǒng)衛(wèi)星部分的作用就是不斷地發(fā)射導航電文。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與衛(wèi)星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛(wèi)星與接收機之間的時間差作為未知數(shù)，然后用4個方程將這4個未知數(shù)解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛(wèi)星的信號。 GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息；用于預報未來幾個月內衛(wèi)星所處概略位置的預報星歷；用于計算定位時所需衛(wèi)星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米（各個衛(wèi)星不同，隨時變化）；以及GPS系統(tǒng)信息，如衛(wèi)星狀況等。 GPS接收機對碼的量測就可得到衛(wèi)星到接收機的距離，由于含有接收機衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。 GPS接收機對收到的衛(wèi)星信號，進行解碼或采用其它技術，將調制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號載波相位與接收機本機振蕩產生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛(wèi)星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數(shù)也是不知道的，即整周模糊度，只能在數(shù)據處理中作為參數(shù)解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一段連續(xù)觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。 按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數(shù)據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導航定位。相對定位（差分定位）是根據兩臺以上接收機的觀測數(shù)據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。 在GPS觀測量中包含了衛(wèi)星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛(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，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收機。 相對論為GPS提供了所需的修正 全球定位系統(tǒng)GPS衛(wèi)星的定時信號提供緯度、經度和高度的信息，精確的距離測量需要精確的時鐘。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應。 準確度在30米之內的GPS接受器就意味著它已經利用了相對論效應。華盛頓大學的物理學家Clifford M. Will詳細解釋說：“如果不考慮相對論效應，衛(wèi)星上的時鐘就和地球的時鐘不同步�！毕鄬φ撜J為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。Will計算出，每個GPS衛(wèi)星每小時跨過大約1.4萬千米的路程，這意味著它的星載原子鐘每天要比地球上的鐘慢7微秒。 而引力對時間施加了更大的相對論效應。大約2萬千米的高空，GPS衛(wèi)星經受到的引力拉力大約相當于地面上的四分之一。結果就是星載時鐘每天快45微秒， GPS要計入共38微秒的偏差。Ashby解釋說：“如果衛(wèi)星上沒有頻率補償，每天將會增大11千米的誤差�！�(這種效應實事上更為復雜，因為衛(wèi)星沿著一個偏心軌道，有時離地球較近，有時又離得較遠。) GPS前景 由于GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發(fā)展的各個應用領域。 隨著冷戰(zhàn)結束和全球經濟的蓬勃發(fā)展，美國政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號精度在全球范圍內得到改善，利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到20米，這將進一步推動GPS技術的應用，提高生產力、作業(yè)效率、科學水平以及人們的生活質量，刺激GPS市場的增長。據有關專家預測，在美國，單單是汽車GPS導航系統(tǒng)，2000年后的市場將達到30億美元，而在我國，汽車導航的市場也將達到50億元人民幣�？梢�，GPS技術市場的應用前景非�？捎^。 GPS特點 全球定位系統(tǒng)的主要特點：(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時高精度；(4)快速省時高效率：(5)應用廣泛多功能;(6)操作簡便。 GPS功用 全球定位系統(tǒng)的主要用途：(1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等；(2)海洋應用，包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等；(3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。 GPS應用 主要是為船舶，汽車，飛機等運動物體進行定位導航。例如： 1.船舶遠洋導航和進港引水 2.飛機航路引導和進場降落 3.汽車自主導航 4.地面車輛跟蹤和城市智能交通管理 5.緊急救生 6.個人旅游及野外探險 7.個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集成一體） 1.電力，郵電，通訊等網絡的時間同步 2.準確時間的授入 3.準確頻率的授入 1.各種等級的大地測量，控制測量 2.道路和各種線路放樣 3.水下地形測量 4.地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監(jiān)測 5.GIS應用 6.工程機械（輪胎吊，推土機等）控制 7.精細農業(yè) ◆GPS在道路工程中的應用 GPS在道路工程中的應用，目前主要是用于建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發(fā)展，對勘測技術提出了更高的要求，由于線路長，已知點少，因此，用常規(guī)測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。目前，國內已逐步采用GPS技術建立線路首級高精度控制網，然后用常規(guī)方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里范圍內的點位誤差只有2厘米左右，達到了常規(guī)方法難以實現(xiàn)的精度，同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣應用于特大橋梁的控制測量中。由于無需通視，可構成較強的網形，提高點位精度，同時對檢測常規(guī)測量的支點也非常有效。GPS技術在隧道測量中也具有廣泛的應用前景，GPS測量無需通視，減少了常規(guī)方法的中間環(huán)節(jié)，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。 ◆GPS在汽車導航和交通管理中的應用 三維導航是GPS的首要功能，飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導航器進行導航。汽車導航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎上發(fā)展起來的一門新型技術。汽車導航系統(tǒng)由GPS導航、自律導航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網絡、計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結合，可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。 GPS技術在導航儀中的應用舉例 國際領先GPS導航儀品牌：Ahada（艾航達）――源自美國硅谷，現(xiàn)已登錄中國！ Ahada（艾航達）――專注于發(fā)展先進的GPS衛(wèi)星導航便攜式設備供應商，公司產品線涉及便攜式導航、GPS手機導航及個人手持導航裝置等全系列GPS便攜產品。 Ahada（艾航達）――在美國硅谷、中國分別成立研發(fā)、生產、銷售的機構，匯集多位在GPS、通訊領域擁有多年經驗的國際化一流科技精英，實現(xiàn)Ahada的領先技術和卓越品質。 國內上線首款產品：Ahada N310――高性價比機王（為商務精英和白領女性量身定做的GPS導航儀機型） AhadaN310詳細資料詳見網址：www.ahadanav.com 產品核心功能： 1) 地圖查詢 ◎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，也和可以和別人共享這些位置信息。 ◎模糊的查詢你附件或某個位置附近的如加油站，賓館、取款機等信息， 2) 路線規(guī)劃 ◎GPS 導航系統(tǒng)會根據你設定的起始點和目的地，自動規(guī)劃一條線路。 ◎規(guī)劃線路可以設定是否要經過某些途徑點。 ◎規(guī)劃線路可以設定是否避開高速等功能。 3) 自動導航 ◎語音導航： 用語音提前向駕駛者提供路口轉向，導航系統(tǒng)狀況等行車信息，就像一個懂路的向導告訴你如何駕車去目的地一樣。導航中最重要的一個功能，使你無需觀看操作終端，通過語音提示就可以安全到達目的地。 ◎畫面導航： 在操作終端上，會顯示地圖，以及車子現(xiàn)在的位置，行車速度，目的地的距離，規(guī)劃的路線提示，路口轉向提示的行車信息。 ◎重新規(guī)劃線路： 當你沒有按規(guī)劃的線路行駛，或者走錯路口時候，GPS 導航系統(tǒng)會根據你現(xiàn)在的位置，為你重新規(guī)劃一條新的到達目的地的線路。 詳細產品規(guī)格可登錄“艾航達”官方網站 http://www.ahadanav.com/ 參考資料：艾航達官方網站 http://www.ahadanav.com/ GPS種類 GPS衛(wèi)星接收機種類很多，根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型；根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。 按接收機的用途分類 1. 導航型接收機 此類型接收機主要用于運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般采用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時為±100m。 這類接收機價格便宜，應用廣泛。根據應用領域的不同，此類接收機還可以進一步分為： 車載型——用于車輛導航定位； 航海型——用于船舶導航定位； 航空型——用于飛機導航定位。由于飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機 要求能適應高速運動。 星載型——用于衛(wèi)星的導航定位。由于衛(wèi)星的速度高達7km/s以上，因此對接收機的要求更高。 2. 測地型接收機 測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值 進行相對定位，定位精度高。儀器結構復雜，價格較貴。 3. 授時型接收機 這類接收機主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時間標準進行授時，常用于天文臺及無線電通訊中時間同步。 4.2.2 按接收機的載波頻率分類 單頻接收機 單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由于不能有效消除 電離層延遲影響，單頻接收機只適用于短基線（<15km）的精密定位。 雙頻接收機 雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用于長達幾千公里的精密定位。 4.2.3 按接收機通道數(shù)分類 GPS接收機能同時接收多顆GPS衛(wèi)星的信號，為了分離接收到的不同衛(wèi)星的信號，以實現(xiàn)對衛(wèi)星信號 的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據接收機所具有 的通道種類可分為： 多通道接收機 序貫通道接收機 多路多用通道接收機 4.2.4 按接收機工作原理分類 碼相關型接收機 碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。 平方型接收機 平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調制信號,來恢復完整的載波信號 通過相位計測定接收機內產生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。 混合型接收機 這種儀器是綜合上述兩種接收機的優(yōu)點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。 干涉型接收機 這種接收機是將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。 經過20余年的實踐證明，GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。 GPS技術已經發(fā)展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業(yè)。 ◆測地型GPS 測地型接收機主要用于精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要采用載波相位觀測值 進行相對定位，定位精度高。儀器結構復雜，價格較貴。根據使用用途和精度，又分為靜態(tài)（單頻）接收機和動態(tài)（雙頻）接收機即RTK. 目前，在GPS技術開發(fā)和實際應用方面，國際上較為知名的生產廠商有美國Trimble（天寶）導航公司、瑞士Leica Geosystems（徠卡測量系統(tǒng)）、日本TOPCON（拓普康）公司、美國Magellan（麥哲倫）公司（原泰雷茲導航）、國內有中海達、上海華測導航、南方測繪等。 Trimble（天寶）的GPS接收機產品主要有SPS751、SPS851、SPS781、SPS881、R8、R8GNSS、R7、R6及5800、5700等。其作為美國軍方控股企業(yè)，是世界上最早研究與生產的GPS的部分企業(yè)之一，其中，SPS881,R8GNSS為72通道GPS/WAAS/EGNOS接收機，它把三頻GPS接收機、GPS天線、UHF無線電和電源組合在一個袖珍單元中，具有內置Trimble Maxwell 5芯片的超跟蹤技術。即使在惡劣的電磁環(huán)境中，仍然能用小于2.5瓦的功率提供對衛(wèi)星有效的追蹤。同時，為擴大作業(yè)覆蓋范圍和全面減小誤差，可以同頻率多基準站的方式工作。此外，它還與Trimble VRS網絡技術完全兼容，其內置的WAAS和EGNOS功能提供了無基準站的實時差分定位。SPS751、SPS851、SPS551還具有接收星站差分改正信息的功能，最高單機定位精度可達到5cm。 Leica Geosystems（徠卡測量系統(tǒng)）是全球著名的專業(yè)測量公司，其不僅在全站儀、相機方面對行業(yè)產生了很大的影響，而且在測量型GPS的研發(fā)及GPS的應用上也做出了極大的貢獻，是快速靜態(tài)、動態(tài)RTK技術的先驅。其GPS1200系統(tǒng)中的接收機包括4種型號：GX1230 GG/ATX1230 GG、GX1230/ATX1230、GX1220和GX1210。 其中，GX1230 GG/ATX1230 GG為72通道、雙頻RTK測量接收機，接收機集成電臺、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時的RTK距離能夠達到30km甚至更長，并且可保證厘米級的測量精度，基線在30公里時的可靠性是99.99%。 日本TOPCON（拓普康）公司生產的GPS接收機主要有GR-3、GB-1000、Hiper系列、Net-G3等。其中，GR-3大地測量型接收機可100％兼容三大衛(wèi)星系統(tǒng)（GPS+GLONASS+GALIEO）的所有可用信號，他不僅僅是世界上最早研發(fā)出能同時接收美國的GPS與俄羅斯GLONASS兩種衛(wèi)星信號的雙星技術的廠家，也是現(xiàn)今世界上唯一可以同時接收所有GNSS衛(wèi)星的接收機技術，有72個超級跟蹤頻道，每個通道都可獨立追蹤三種衛(wèi)星信號，采用抗2米摔落堅固設計，支持藍牙通訊，內置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，該款接收機于2007年2月在德國獲得了2007年度iF工業(yè)設計大獎，這款儀器的外觀打破了測量型GPS的常規(guī)模式，更具科學性與人性化設計。 中海達測繪的GPS接收機產品主要包括靜態(tài)一體化接收機HD-8200G和GD-8200X，其中HD-8200G配備有無線遙控器，可遠距離查看衛(wèi)星狀況等關鍵信息，8200X配備有語音導航功能，可通過面板直接設置靜態(tài)采集關鍵參數(shù)衛(wèi)星高度角和采樣間隔。RTK產品主要有珠峰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），單機定位精度：1.5m（CEP）。V8具有八大創(chuàng)新技術，詳情參見http://www.zhdgps.com 華測導航的GPS接收機產品主要有X60CORS、X20單頻接收機、X90一體化RTK、X60雙頻接收機等。國內通過中華人民共和國制造計量器具許可證獲得的精度最高的產品，其中，X90為28通道雙頻GPS接收機，集成雙頻GPS接收機、雙頻測量型GPS天線、UHF無線電、進口藍牙模塊和電池，動態(tài)精度：水平10mm+1ppm，垂直20mm+1ppm；靜態(tài)精度：水平5mm+1ppm，垂直10mm+1ppm，能達到10－30公里的作用范圍（因實際地域情況有所差別），既可以承受從3米高度跌落到堅硬的地面，也可浸入水下1米深處進行測量。X90具有靜態(tài)、快速靜態(tài)、RTK、PPK、碼差分等多種測量模式，精度范圍為毫米級到亞米級。 而且可與天寶，徠卡等主流品牌聯(lián)合作業(yè)。 南方測繪的GPS接收機產品主要有RTK S82、S86、藍牙靜態(tài)GPS、等。其中S82采用一體化設計，集成GPS天線、UHF數(shù)據鏈、OEM主板、藍牙通訊模塊、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）；單機定位精度：1.5m(CEP)；碼差分定位精度：0.45m(CEP)。 ◆車載GPS 當通過硬件和軟件做成GPS定位終端用于車輛定位的時候，稱為車載GPS,但光有定位還不行，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統(tǒng)中還包含了GSM網絡通訊（手機通訊），通過GSM網絡用短信的方式把衛(wèi)星定位信息發(fā)送到第三方。通過微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現(xiàn)了車載GPS定位。 與此同時，在車上安裝相應的探測傳感器，利用車載GPS定位的GSM網絡通訊功能，同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方，或者把這個報警電話、短信直接發(fā)送到車主手機上，完成車載GPS防盜報警。這里可以看出，車載GPS定位的GSM網絡部分實際上是一個智能手機，可以和第三方互相通訊，還可以把車輛被搶，司機被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方。 所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。 目前市場銷售很廣闊，經常被大家提及的是一般的民用的導航gps，這樣的gps主要是給汽車定位，導航。目前越來越發(fā)達的道路，錯綜復雜的高架橋給駕駛者越來越難分辨道路。導航車載gps的確是給駕駛者帶來了極大的方便！ 而且現(xiàn)在的導航gps還具有提前預警電子眼、查詢全國旅游景點、酒店等服務。的確是旅游帶來了極大的方便！ ◆類似車載GPS 類似車載GPS終端的還有定位手機、個人定位器等。GPS衛(wèi)星定位由于要通過第三方定位服務，所以要交納不等的月/年服務費。 目前所有的GPS定位終端，都沒有導航功能。因為再需要增加硬件和軟件，成本提高。 我們在電視里看到的車載GPS廣告，和上述的車載GPS完全是兩回事。它是一種GPS導航產品，當需要導航時，首先定位，也就是導航的起點，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，因為導航儀中缺少手機功能。比如你把導航儀放在車里，你朋友把車借開走了，導航儀不能發(fā)信息給你，那你就無法查找車輛位置。所以導航儀是不能定位的。 你說我買的是導航手機該行了吧，你想想，你把導航手機放在車上，現(xiàn)在車被盜了，那個手機會自己給你或第三方打電話發(fā)短信嗎？它是需要人來操作的。所以說目前的導航終端都沒有定位功能。 導航終端可以導航路線，讓你在陌生的地方不迷路，劃出路線讓你到達目的地，告訴你自己當前位置，和周邊的設施等等。 中國目前在GPS應該上取得了很大的市場.其中有很多公司是導航的.但是也有在GPS行業(yè)做定位管理的。 各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監(jiān)控系統(tǒng)軟件、GSM和GPRS移動智能車載終端、系統(tǒng)的二次開發(fā)車輛監(jiān)控系統(tǒng)整體搭建方案.系統(tǒng)廣泛應用于公安，醫(yī)療，消防，交通，物流等領域。該方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移動多媒體處理器硬件和由NXP與合作伙伴ALK Technologies聯(lián)合開發(fā)的軟件。NXP聲稱，該方案提供了設計師搭建一個帶導航能力的低成本、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、標準和高清晰度視頻播放和錄制、FM收音、圖像存儲和游戲。NXP以其運行于PNX0190上的swGPS Personal軟件來實現(xiàn)GPS計算，從而取代了一個GPS基帶處理器，進而降低了材料清單(BOM)成本并支持現(xiàn)場升級。 跟隨GPS 的一系列關聯(lián)的應用都設計到數(shù)學和算法，和GIS系統(tǒng)，地圖投影，坐標系轉換! 由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，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，建立基準站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數(shù)，并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS（DGPS），定位精度可提高到5米。 GPS預警器 GPS預警器是通過GPS衛(wèi)星在GPS預警器中設定坐標來完成的，比如遇到一個電子眼，然后通過相關設備在電子眼的正下方設立一個坐標，這樣，使得裝上這個坐標點數(shù)據的預警器到達這個點時，在達到坐標點的前300米左右就會開始預警，告訴車主前面有電子眼測速，不能超速駕駛，這樣就起到一個預警作用。這樣的準確率跟數(shù)據點的多少是有關系的，主要就是利用衛(wèi)星的定位來實現(xiàn)了。 試機辨真假 記者通過汽車美容店的一朋友協(xié)助，挑選了4款所謂的“GPS預警機”，通過調研和試機對比，確認其中一款是冒牌GPS的“電子狗”。并得出以下結論： A. GPS預警器：一個預警點報警一次，單向預警；定點報警，不受干擾；預警準確率可達98%以上�？蛇x擇的音樂和語音種類多，音質較好。 B.假GPS預警器：同一個預警點報警兩次（駛向預警點和離開預警點都報警）；會受某些公共設施如電塔干擾誤報警；多有漏報，準確性率低不足70%；報警音樂和語音單一，音質較差 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和遠程的GPS智能車載終端。遠程的GPS智能車載終端將車輛所處的位置信息、運行速度、運行軌跡等數(shù)據傳回到監(jiān)控中心，監(jiān)控中心接收到這些數(shù)據后，會立即進行分析、比對等處理，并將處理結果以正常信息或者報警信息兩類形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對目標車輛采取必要措施。 GPS在新世紀的發(fā)展 進入21世紀，全球定位系統(tǒng)(GPS)在各方面的應用都將加強和發(fā)展。本文對GPS走向21世紀時的最新發(fā)展情況，特別是當前國際GPS服務(1GS)的產品內容、應用和服務等方面作重點介紹。 一 、GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)的發(fā)展 在全球地基GPS連續(xù)運行站(約200個)的基礎上所組成的IGS(International GPS Service)，是GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)的范例。它無償向全球用戶提供GPS各種信息，如GPS精密星歷、快速星歷、預報星歷、IGS站坐標及其運動速率、IGS站所接收的GPS信號的相位和偽距數(shù)據、地球自轉速率等。這些信息在大地測量和地球動力學方面支持了無數(shù)的科學項目，包括電離層、氣象、參考框架、精密時間傳遞、高分辨的推算地球自轉速率及其變化、地殼運動等。 (1) IGS現(xiàn)在提供的軌道有三類：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、電離層計算等；還有一類是預報軌道。 關于對GPS星鐘偏差方面的估計，目前只有兩個IGS分析中心提供。IGS目前近200個永久連續(xù)運行的全球跟蹤站中，使用的外部頻率標準近70個，其中約30個使用氫鐘，約20個使用銫原子鐘，約20個使用銣原子鐘，其余的使用GPS內部的晶體震蕩器。 (2) IGS還提供極移和世界時信息。IGS公布的最終的每日極坐標(x，y)，其精度為±0.1mas，快報的相應精度為±0.2mas。GPS作為一種空間大地測量技術，本身并不具備測定世界時(UT)的功能，但由于一方面GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)和UT相關，另一方面，也和測定地球自轉速率有關，而自轉速率又是UT的時間導數(shù)，因此IGS仍能給出每天的日長(LOD)值。IGS現(xiàn)在還能進一步求定章動項和高分辨率的極移(達每2小時1次，而不是現(xiàn)在的1天1次)，后者主要源于IGS各觀測站觀測質量的提高，數(shù)據傳輸迅速和及時，以及數(shù)據處理方法的改進，并沒有本質的改變，而前者卻是技術上的一個跨躍。 (3) IGS提供的一個極為有用和重要的信息是IGS的那些連續(xù)運行站(跟蹤站)的坐標、相應的框架、歷元和站移動速度。前者精度好于1cm，后者精度好于1mm/y。IGS站坐標所采用的坐標參考框架是和IERS互相協(xié)調的。1993年末開始使用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日轉而采用ITRF96，1999年8月1日開始IGS采用ITRF97。 (4) IGS在測定短期章動方面的新貢獻。眾所周知，地球自轉軸在地球表面上的移動稱為極移，而它在慣性空間中的運動稱為歲差和章動。 GPS技術不能確定UT，而只能確定日長。同樣這一原則也適用于章動，即GPS數(shù)據不能測定章動的經度和傾角，但能確定這些量的時間變率(對時間的導數(shù))�；谶@一原理，用了3年的每天的ψ和ε值的資料，估算短期章動項的章動振幅，并與VLBI結果作了比較。結論認為，就測定章動短周期項而言，GPS方法優(yōu)于VLBI，而對超過1個月以上的長周期而言，VLBI較優(yōu)。 由于對GPS技術的IGS作出了如此大的成績和貢獻，因此1999年9月各國的VLBI站和SLR站決定也組織類似于IGS的相應的IVS和IVRS。法國的DORIS和德國的PRARE也正在考慮成立類似模式的國際組織。力求使這類空間大地測量觀測系統(tǒng)組織起來，提高效率、提高精度和可靠性。 就地區(qū)性的GPS連續(xù)運行站網和綜合服務系統(tǒng)而言，發(fā)達國家也已做了很多這方面工作，取得了進展。在美國布設了GPS“連續(xù)運行參考站”(CORS)系統(tǒng)。它由美國大地測量局(NGS)負責，該系統(tǒng)的當前目標是（1）使美國各地的全部用戶能更方便的利用它來達到厘米級水平的定位和導航；（2）促進用戶利用CORS來發(fā)展GIS；（3）監(jiān)測地殼形變；④求定大氣中水汽分布；⑤監(jiān)測電離層中自由電子濃度和分布。 截止1999年9月CORS已有156個站，而美國NGS宣布為了強化CORS系統(tǒng)，從現(xiàn)在起，以每個月增加3個站的速度來改善該系統(tǒng)的空間覆蓋率。此外，CORS的數(shù)據和信息包括接收的偽距和相位信息、站坐標、站移動速率矢量、GPS星氣、站四周的氣象數(shù)據等，用戶可以通過信息網絡，如Internet很容易下載而得到。 英國建立的“連續(xù)運行GPS參考站”(COGPS)系統(tǒng)的功能和目標類似于上述CORS，但結合英國本土情況還多了一項監(jiān)測英倫三島周圍的海平面相對和絕對變化的任務。英國的COGPS由測繪局、環(huán)保局、氣象局、農業(yè)部、海洋實驗室共同負責。目前已有近30個GPS連續(xù)運行站，今后的打算是擴建COGPS系統(tǒng)和建立一個中心，其主要任務是傳輸、提供、歸檔、處理和分析GPS各站數(shù)據。 日本已建成全國近1200個GPS連續(xù)運行站網的綜合服務系統(tǒng)。目前它在以監(jiān)測地殼形變、預報地震為主功能的基礎上，結合氣象和大氣部門開展GPS大氣學的服務。 二、 GPS應用于電離層監(jiān)測 GPS在監(jiān)測電離層方面的應用，也是GPS空間氣象學的開端。太空中充滿了等離子體、宇宙線粒子、各種波段的電磁輻射，由于太陽常在1秒鐘內拋出百萬噸量級的帶電物，電離層由此而受到強烈干擾，這是空間氣象學研究的一個對象。通過測定電離層對GPS訊號的延遲來確定在單位體積內總自由電子含量(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。兩個載波。由這兩個載波可以削弱電離層對GPS定位的影響，或者說可以求定電離層折射。因為這一折射和載波頻率有關。 當人們建立地區(qū)或全球電離層數(shù)字模型時，總是作簡化的假定，所有自由電子含量都表示在一個單層面上，該面離地面高為H。這樣的話，電子含量正可以用在接收機和衛(wèi)星連線與此單層面交點(刺入點)處的電子含量Es表示，它可以視為E與刺入點處天頂距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，例如寫成經緯度的球諧函數(shù)等，這方面有很多專家提出了各種模型。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所獲得的電離層地圖能在統(tǒng)一規(guī)格的基礎上進行綜合和比較。電離層模型有各不相同的理論基礎，而取得的數(shù)據來源的技術也不同，數(shù)據覆蓋面也不完整，所以目前只能將IGS和全球各種TEC的圖和GPS衛(wèi)星訊號的差分碼偏差(differential code biases—DCBS)用IONEX形式向全世界用戶提供，下一步將通過比較，逐步聯(lián)合起來。 三、 GPS應用于對流層監(jiān)測 在GPS應用中，早期主要是軌道誤差影響定位精度，而且早期的GPS基線相對來說比較短，高差不大，因此對對流層的研究沒有給予很大的重視。直到近期由于GPS軌道精度大大提高后，對流層折射已成為限制GPS定位精度提高的一個重要障礙。假設一個高程基本為零的地區(qū)，接收機所接收的GPS訊號從天頂方向傳來的話，其延遲可以達到2．2—2．6m這一量級，而2小時內這一延遲變化可達10cm不是少見的(所以IGS分析中心提供的對流層參數(shù)是用2小時間隔一次)。也由于這個實際情況，對流層折射要顧及其隨機過程的變化來加以模型化。 在GPS應用于對流層研究中，IGS的快速軌道和預報軌道信息對于天氣預報會起重大作用。此外，IGS通過德國GFZ的“IGS對流層比較和協(xié)調中心”提供的每2小時的對流層天頂延遲系列就象是控制點，對于區(qū)域性或局部性的對流層研究來說，可以起到對流層延遲絕對值的標定作用。 與地基GPS大氣監(jiān)測不同，星基或空基GPS掩星法測定氣象的技術有覆蓋面廣，垂直分辨好，數(shù)據獲取速度快的優(yōu)點。這一技術的原理是將GPS接收機放在某一低軌衛(wèi)星(LEO)或飛行器的平臺上，該GPS接收機一方面起到對該衛(wèi)星(或飛行器)精確定軌的作用，同時又應用GPS掩星技術起到大氣探測器的作用。在1997年進行的GPS/MET研究項目，證實了這個設想是可行的。預定于2000年4月發(fā)射的CHAMP衛(wèi)星要利用GPS掩星法進行全球對流層折射(包括大氣可降水分)的測定。 在今后幾年中，還有阿根廷的SAC—C，我國臺灣的COS—MIC，這些LEO衛(wèi)星都要用星載GPS來定軌和利用掩星法測大氣。 今后利用星載GPS的氣象和電子濃度截面數(shù)值，結合地面GPS站數(shù)據，作成層折圖像提供使用。今后3年中GPS／MET項目研究還要進行6次，預計它將在天氣預報、空間天氣預報、氣象監(jiān)測方面做出巨大貢獻。 四 、GPS作為衛(wèi)星測高儀的應用 多路徑效應是GPS定位中的一種噪音，至今仍是高精度GPS定位中一個很不容易解決的“干擾”。過去幾年利用大氣對GPS信號延遲的噪聲發(fā)展了GPS大氣學，目前也正在利用GPS定位中的多路徑效應發(fā)展GPS測高技術，即利用空載GPS作為測高儀進行測高。它是通過利用海面或冰面所反射的GPS信號，求定海面或冰面地形，測定波浪形態(tài)，洋流速度和方向。通常衛(wèi)星測高或空載測高測的是一個點，連續(xù)測量結果在反向面上是一個截面，而GPS測高則是測量有一定寬度的帶，因此可以測定反射表面的起伏(地形)。據報告，試驗時在空載平面安裝2臺GPS接收機，1臺天線向上用于對載體的定位，1臺天線向下，用于接收GPS在反射面上的訊號。美國在海上作了測定洋流和波浪的試驗。丹麥在格凌蘭作了測定冰面地形及其變化的試驗。 五 、衛(wèi)星一衛(wèi)星追蹤技術 衛(wèi)星對衛(wèi)星的追蹤(SST)技術的實質是高分辨率的測定2顆衛(wèi)星間的距離變化，一般它分為兩類，即高低衛(wèi)星追蹤和低低衛(wèi)星追蹤。前一類是高軌衛(wèi)星(如對地靜止衛(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SST技術都將LEO衛(wèi)星作為地球重力場的傳感器，以衛(wèi)星間單向或雙向的微波測距系統(tǒng)測定衛(wèi)星間的相對速度及其變率。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信息。衛(wèi)星軌道愈低，這一速度變化受重力場的影響愈明顯，所反映重力場的分辨率也愈高。 這兩類SST技術中，以高低衛(wèi)星追蹤所獲得的信息比較豐富，這是因為： 高軌衛(wèi)星，特別是有多個高軌衛(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）對地面重力場的中波、長波、短波信息都能恢復；（3）不同于低軌衛(wèi)星，高軌衛(wèi)星受重力場影響比較小，因此衛(wèi)星間速度變化能比較好的反映重力場信息，同時高衛(wèi)星的軌道也比較容易精確的求定。 SST技術的第一次試驗是在1975年進行的，高軌衛(wèi)星是對地靜止衛(wèi)星(GEO)ETS一6，而低軌衛(wèi)星為NIMBUS—6和APOLLO—SYYUS，但由于觀測值的分辨率和精度太低(低于10μm／s)，而沒有取得很滿意的成果，因此NASA放棄了此項研究；一直到1991年，利用GPS衛(wèi)星作高軌衛(wèi)星再次進行了試驗，用LANDSAT作為低軌衛(wèi)星，在該衛(wèi)星平面上裝GPS接收機，進行定軌和測定高低衛(wèi)星間距離及其變率的試驗，后來在T／P海洋測高衛(wèi)星上也作過類似試驗，也由于測定距離及其變率的分辨率和精度不高，而沒有令人滿意的結果；這次歐空局(ESA)在德國(GFZ)主持下所發(fā)射的CHAMP，GRACE和GOCE3顆衛(wèi)星，在今后10年中將專門進行SST和衛(wèi)星重力梯度測量(SGG)的試驗，以改善對地球重力場的認識。 IGS認為持續(xù)地支持低軌衛(wèi)星(LEO)是它的一項重要任務方面，因此專門建立了LEO工作組。LEO工作組制定了工作計劃，并提出了一些建議：①建立IGS為追蹤LEO的相應標準化地面站網，以滿足LEO的要求；②IGS以短于24小時速率，對這些地面站網的數(shù)據進行傳輸和處理，提供LEO所需要的數(shù)據和產品；③為地面站網的GPS 1 Hz采樣率數(shù)據建立相應的GPS數(shù)據交換格式；④了解調查IGS精密軌道對LEO平臺上GPS數(shù)據采集的作用和意義。 1994年GPS就全面進入正式運行,該系統(tǒng)由21顆衛(wèi)星 組成,分別沿6個軌道平面運行,還有3顆衛(wèi)星一直處于熱 備份狀態(tài),總計24顆.但在軌道上運行的GPS衛(wèi)星總數(shù)實 際上是變動的,在1998年就有27顆GPS衛(wèi)星在軌道上運 行.若從與赤道面55°傾角算第一個軌道面,則其他5個軌道 面均以此為基礎,彼此各以60°角度相交. 收稿日期:2000201213 (2)關于對GPS星鐘偏差方面的估計,目前只有兩個 IGS分析中心提供.IGS目前近200個永久連續(xù)運行的全球 跟蹤站中,使用的外部頻率標準近70個,其中約30個使用 氫鐘,約20個使用銫原子鐘,約20個使用銣原子鐘,其余的 使用GPS內部的晶體震蕩器. (3)IGS還提供極移和世界時信息(參見表1).IGS公布 的最終的每日極坐標(x,y),其精度為±0. 1m a s,快報的相應 精度為±0. 2m a s.GPS作為一種空間大地測量技術,本身并 不具備測定世界時(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,另一方面,也和測定地球自轉速率有關, 而自轉速率又是U T的時間導數(shù),因此IGS仍能給出每天的 日長(LOD)值.IGS現(xiàn)在還能進一步求定章動項和高分辨率 的極移(達每2小時1次,而不是現(xiàn)在的1天1次),后者主 要源于IGS各觀測站觀測質量的提高,數(shù)據傳輸迅速和及 時,以及數(shù)據處理方法的改進,并沒有本質的改變,而前者卻 是技術上的一個跨躍. (4)IGS提供的一個極為有用和重要的信息是IGS的那 些連續(xù)運行站(跟蹤站)的坐標,相應的框架,歷元和站移動 速率,前者精度好于1cm,后者精度好于1mm a.IGS站坐 標所采用的坐標參考框架是和IER S互相協(xié)調的.1993年末 開始使用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日轉而采用ITR F96, 1999年8月1 日開始IGS采用1TR F97. (5)IGS在測定短期章動方面的新貢獻.眾所周知,地球 自轉軸在地球表面上的移動稱為極移,而它在慣性空間中的 運動稱為歲差和章動.GPS技術不能確定U T,而只能確定 日長.同樣這一原則也適用于章動,即GPS數(shù)據不能測定章 動的經度和傾角,但能確定這些量的時間變率(對時間的導 數(shù)).基于這一原理,用了3年的每天的W和E值的資料,估 算短期章動項的章動振幅,并與VLB I結果作了比較,結論 認為,就測定章動短周期項而言,GPS方法優(yōu)于VLB I,而對 超過一個月以上的長周期而言,VLB I較優(yōu). 由于對于GPS技術的IGS作出了如此大的成績和貢 獻,因此在1999年9月各國的VLB I站和SL R站決定組織 類似于IGS的相應的IV S和IL R S.法國的DO R IS和德國的 PRA R E也正在考慮成立類似模式的國際組織.力求使這類 空間大地測量觀測系統(tǒng)組織起來,提高效率,提高精度和可 靠性. GPS今后的發(fā)展趨勢 GPS今后的發(fā)展趨勢將體現(xiàn)在以下幾方面： ● 衛(wèi)星系統(tǒng)的更新與多個衛(wèi)星定位系統(tǒng)共存，將明顯改善衛(wèi)星導航定位的精度和可靠性。 ● 雙頻高精度測地型接收機將繼續(xù)高度壟斷在幾個技術領先的GPS廠家手中，美國將繼續(xù)保持其絕對優(yōu)勢。 ● 單頻測地型接收機和導航接收機OEM板產業(yè)將擴散到世界各地，雖是低檔次的GPS產品 ，但用途廣、用戶多、市場大。美國把GPS單頻OEM板的生產技術轉讓出口，因而推動了世界各地企業(yè)投資GPS OEM的生產。 ● 陸地導航定位產品將成為發(fā)展最快的GPS產業(yè)。 如果您認為本詞條還有待完善，需要補充新內容或修改錯誤內容，請 編輯詞條 參考資料： 1.GPS導航 www.taogps.com 2.GPS地圖 http://www.map5.cn 3.gps導航儀 http://www.endyfashion.com/ 4.GPS定位 http://www.gps5.cn 5.GPS http://www.blestly.cn/bg 6.GPS手機 http://www.chong123.cn 7.ahada導航儀：www.ahadanav.com 8.gps車載導航：www.xbgps.com 9.GPS新網:www.sinolbs.cn 10.武漢gps專賣：http://www.whshuma.com/category.php?id=7
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