GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統(tǒng)）的簡稱，而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸?？杖娐?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。
中文名 全球定位系統(tǒng) 外文名 Global Positioning System 縮 寫 GPS
目錄
1 簡介
2 GPS系統(tǒng)
3 車載GPS導航系統(tǒng)
4 定位原理
5 GPS應用
6 NMEA協(xié)議
7 應用舉例
8 GPS系統(tǒng)的特點
9 GPS系統(tǒng)的構成
? 空間部分
? 地面控制系統(tǒng)
? 用戶設備部分
簡介編輯
目前世界使用最多的全球衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)是美國的GPS系統(tǒng)，一共由24顆
GPS系統(tǒng)
GPS系統(tǒng)
衛(wèi)星組成。它采用時間測距定位原理，可對地面車輛、海上船只、飛機、導彈、衛(wèi)星和飛船等各種移動用戶進行全天侯的、實時的高精度三維定位測速和精確授時。
GPS系統(tǒng)編輯
GPS系統(tǒng)是由分布在6個軌道面上的24顆衛(wèi)星組成的星座。GPS衛(wèi)星的軌道高度為20000km，星上裝有10-13高精確度的原子鐘。地面上有一個主控站和多個監(jiān)控站，定期地對星座的衛(wèi)星進行精確的位置和時間測定，并向衛(wèi)星發(fā)出星歷信息。用戶使用GPS接收機同時接收4顆以上衛(wèi)星的信號，即可確定自身所在的經緯度、高度及精確時間。
車載GPS導航系統(tǒng)編輯
車載GPS導航系統(tǒng)，其內置的GPS天線會接收到來自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，結合儲存在車載導航儀內的電子地圖，通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標與此相匹配，進行確定汽車在電子地圖中的準確位置，這就是平常所說的定位功能。
GPS系統(tǒng)的軍用定位精度<10m，民用定位精度<100m。美國在海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭和阿富汗戰(zhàn)爭中廣泛使用了GPS系統(tǒng)。
俄羅斯也有類似的系統(tǒng)，名叫GLONASS系統(tǒng)。但由于俄經濟困難，且衛(wèi)星壽命短，星座不能保持足夠數(shù)目，影響了其正常功能。
定位原理編輯
靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機天線所在位置的三維坐標。而動態(tài)定位則是用GPS接收機測定一個運動物體的運行軌跡。GPS信號接收機所位于的運動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機，行走的車輛等）。載體上的GPS接收機天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運動，接收機用GPS信號實時地測得運動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。
GPS應用編輯
在長途班車、旅游客車、危險品運輸車輛上安裝車載GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)后，通過中心監(jiān)控系統(tǒng)可以對車輛進行實時監(jiān)控，對管理部門監(jiān)督駕駛員超速行車、疲勞駕駛、提高運輸生產組織水平等具有積極的輔助管理作用；同時監(jiān)控中心可對與正處于超速、拋錨等情況的長途營運車實施報警功能，從而降低交通事故的發(fā)生率，提高運輸安全生產具有積極的意義。目前車載GPS系統(tǒng)已被相關管理部門和企業(yè)所認識并正在積極推廣應用中。
接收機硬件和機內軟件以及GPS數(shù)據(jù)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大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般分成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當?shù)胤?，用電纜線將兩者連接成一個整機。也有的將天線單元和接收單元制作成一個整體，觀測時將其安置在測站點上。
GPS接收機一般用蓄電池做電源。同時采用機內機外兩種直流電源。設置機內電池的目的在于更換外電池時不中斷連續(xù)觀測。在用機外電池的過程中，機內電池自動充電。關機后，機內電池為RAM存儲器供電，以防止丟失數(shù)據(jù)。
NMEA協(xié)議編輯
NMEA協(xié)議是為了在不同的GPS（全球定位系統(tǒng)）導航設備中建立統(tǒng)一的BTCM（海事無線電技術委員會）標準，由美國國家海洋電子協(xié)會（NMEA-The National Marine Electronics Associa-tion）制定的一套通訊協(xié)議。GPS接收機根據(jù)NMEA-0183協(xié)議的標準規(guī)范，將位置、速度等信息通過串口傳送到PC機、PDA等設備。
NMEA-0183協(xié)議是GPS接收機應當遵守的標準協(xié)議，也是目前GPS接收機上使用最廣泛的協(xié)議，大多數(shù)常見的GPS接收機、GPS數(shù)據(jù)處理軟件、導航軟件都遵守或者至少兼容這個協(xié)議。 不過，也有少數(shù)廠商的設備使用自行約定的協(xié)議比如GARMIN的GPS設備（部分GARMIN設備也可以輸出兼容NMEA-0183協(xié)議的數(shù)據(jù)）。
應用舉例編輯
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。
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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(jù)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。
GPS系統(tǒng)
GPS系統(tǒng)
◎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(jù)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。
GPS系統(tǒng)的特點編輯
全球定位系統(tǒng)的主要特點：
(1)全球、 全天候工作。
①定位精度高。單擊定位精度優(yōu)于10m，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。
②功能多，應用廣。
GPS系統(tǒng)的特點：高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。
1、定位精度高
應用實踐已經證明，GPS相對定位精度在50KM以內可達10-6，100-500KM可達10-7，1000KM可達10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。
2、觀測時間短
隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善，軟件的不斷更新，目前，20KM以內相對靜態(tài)定位，僅需15-20分鐘；快速靜態(tài)相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15KM以內時，流動站觀測時間只需1-2分鐘，然后可隨時定位，每站觀測只需幾秒鐘。
GPS系統(tǒng)的構成編輯
空間部分
GPS的空間部分是由21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3 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,并能在衛(wèi)星中預存的導航信息。GPS的衛(wèi)星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。
地面控制系統(tǒng)
地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、
gps系統(tǒng)結構圖
gps系統(tǒng)結構圖
地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位于美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計算衛(wèi)星星歷、相對距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。
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，就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(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，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(jù)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(jù)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。其次則為使用者接收器,現(xiàn)有單頻與雙頻兩種,但由于價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。
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