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词条 GPS卫星导航
释义

全球定位系统(Global Positioning System,简称GPS),是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年3月,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

GPS原理

24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。

GPS系统构成

全球定位系统由三部分构成:(1)地面控制部分,由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作)、地面天线(在主控站的控制下,向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成;(2)空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个道平面上;(3)用户装置部分, 主要由GPS接收机和卫星天线组成。

GPS系统特点

全球定位系统的主要特点:(1)全天候;(2) 全球覆盖;(3)三维定速定时高精度;(4)快速省时高效率: (5)应用广泛等。

1、定位精度高

单击定位精度优于10m,采用差分定位,精度可达厘米级和毫米级。应用实践已经证明,GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6,100-500KM可达10-7,1000KM可达10-9。在300-1500M工程精密定位中,1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm,与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较,其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。

2、观测时间短

随着GPS系统的不断完善,软件的不断更新,目前,20KM以内相对静态定位,仅需15-20分钟;快速静态相对定位测量时,当每个流动站与基准站相距在15KM以内时,流动站观测时间只需1-2分钟,然后可随时定位,每站观测只需几秒钟。

GPS主要用途

全球定位系统的主要用途:(1)陆地应用,主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等;(2)海洋应用,包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等;(3)航空航天应用,包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

GPS卫星接收机种类

GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。

经过20余年的实践证明,GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。

GPS前景

由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点,作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展,美国政府宣布2000年至2006期间,在保证美国国家安全不受威胁的前提下,取消SA政策,GPS民用信号精度在全球范围内得到改善,利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米,这将进一步推动GPS技术的应用,提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量,刺激GPS市场的增长。据有关专家预测,在美国,单单是汽车GPS导航系统,2000年后的市场将达到30亿美元,而在我国,汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见,GPS技术市场的应用前景非常可观。

GPS卫星导航的应用

gps全球卫星定位导航系统在民用领域的应用,除了专业应用领域以外,随着近代人们生活品质的要求与提升,都市建设与交通运输的快速发展,使得汽车导航技术与各式观光旅游资讯蓬勃发展,也连带gps迅速发展,令大家惊奇其所带来的便利与强大功能,而相关生活应用的gps产品与应用,也如雨后春笋般出现。比如车载gps的出现,给驾车者提供了极大地方便,随着我国私人汽车保有量的增长及用途的转变,gps车载系统市场容量不断增长。有车族进行中短途的商业旅行和假日旅游已经司空见惯,车载导航系统可以为私人汽车车主提供丰富的道路资讯。在北京,随着奥运的临近,北京市计划在2008年之前给全市的700多条线路,数万台公共汽车安装gps监控系统,北京的出租车也将于2008年之前完成gps监控系统的安装,奥运期间估计物流量为3亿吨,建立物流控制与管理系统成为北京经济发展和筹备奥运的重大举措之一,难以想象如果没有gps智能调度系统仅依靠传统交通指挥,北京奥运期间巨大的交通流量如何顺畅疏导。国外的gps应用更为广泛,比如整合gps,gis与gsm的协寻装置在欧美国家已成为风潮,此类协寻装置可置于家中老人,儿童或宠物身上,若发生协寻事件时,家人透过gsm联系协寻器,协寻器会自动由发射器送出gps定位讯号,在无gps定位讯号时,也可亦可通过过gsm定位方式,于手机或网络地图上得知协寻对象位置。

应用举例

艾航达N310

国际领先GPS导航仪品牌:Ahada(艾航达)――源自美国硅谷,现已登录中国!

Ahada(艾航达)――专注于发展先进的GPS卫星导航便携式设备供应商,公司产品线涉及便携式导航、GPS手机导航及个人手持导航装置等全系列GPS便携产品。

Ahada(艾航达)――在美国硅谷、中国分别成立研发、生产、销售的机构,汇集多位在GPS、通讯领域拥有多年经验的国际化一流科技精英,实现Ahada的领先技术和卓越品质。

国内上线首款产品:Ahada N310――高性价比机王(为商务精英和白领女性量身定做的GPS导航仪机型)

产品核心功能:

1) 地图查询

可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置。

可以记录你常要去的地方的位置信息,并保留下来,也和可以和别人共享这些位置信息。

模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站,宾馆、取款机等信息,

2) 路线规划

GPS 导航系统会根据你设定的起始点和目的地,自动规划一条线路。

规划线路可以设定是否要经过某些途径点。

规划线路可以设定是否避开高速等功能。

3) 自动导航

语音导航:

用语音提前向驾驶者提供路口转向,导航系统状况等行车信息,就像一个懂路的向导告诉你如何驾车去目的地一样。导航中最重要的一个功能,使你无需观看操作终端,通过语音提示就可以安全到达目的地。

画面导航:

在操作终端上,会显示地图,以及车子现在的位置,行车速度,目的地的距离,规划的路线提示,路口转向提示的行车信息。

重新规划线路:

当你没有按规划的线路行驶,或者走错路口时候,GPS 导航系统会根据你现在的位置,为你重新规划一条新的到达目的地的线路。

详细产品规格可登录“艾航达”官方网站

参考资料:艾航达官方网站

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定位软件

GPS卫星导航在定位软件中也是经常用到的技术之一,国内知名的提供GPS卫星导航的定位软件有手机伴侣定位追踪软件。

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更新时间:2024/12/24 13:19:29