衛星定位系統

衛星定位系統

衛星定位系統即全球定位系統(Global Positioning System)。簡單地說,這是一個由復蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統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顆衛星,以保證衛星可以採集到該觀測點的經緯度和高度,以便實現導航、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(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研製的新一代空間衛星導航定位系統。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,並用於情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰略的重要組成。經過20餘年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年3月,全球復蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。GPS全球衛星定位系統由三部分組成:空間部分———GPS星座;地面控制部分———地面監控系統;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套用。

基本信息

常用術語

GPS導航儀信息界面GPS導航儀信息界面

1.坐標(Coordinate)

有二維和三維兩種表示。

2.路標(Landmark or waypoint)

GPS記憶體的一個坐標值.

3.路線(Route)

路線是GPS記憶體中存儲的一組數據,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)

計畫實施

gps計畫的實施共分三個階段:

第一階段為方案論證和初步設計階段。

從1978年到1979年,由位於加利福尼亞的范登堡空軍基地採用雙子座火箭發射4顆試驗衛星,衛星運行軌道長半軸為26560km,傾角64度。軌道高度20000km。這一階段主要研製了地面接收機及建立地面跟蹤網,結果令人滿意。

第二階段為全面研製和試驗階段。

從1979年到1984年,又陸續發射了7顆稱為block i的試驗衛星,研製了各種用途的接收機。實驗表明,gps定位精度遠遠超過設計標準,利用粗碼定位,其精度就可達14米。

第三階段為實用組網階段。

1989年2月4日第一顆gps工作衛星發射成功,這一階段的衛星稱為block ii 和 block iia。此階段宣告gps系統進入工程建設狀態1993年底實用的gps網即(21+3)gps星座已經建成,今後將根據計畫更換失效的衛星。

前景

衛星定位系統衛星定位系統

由於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、國防建設和社會發展的各個套用領域。

隨著冷戰結束和全球經濟的蓬勃發展,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範圍內得到改善,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技術的套用,提高生產力、作業效率、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,2000年後的市場將達到30億美元,而在中我國,汽車導航的市場也將達到50億元人民幣。可見,GPS技術市場的套用前景非常可觀。

特點

全球定位系統的主要特點:(1)全天候;(2) 全球復蓋;(3)三維定速定時高精度;(4)快速省時高效率:(5)套用廣泛多功能。

功用

全球定位系統的主要用途:(1)陸地套用,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、變形監測、地殼運動監測、 市政規劃控制等;(2)海洋套用,包括遠洋船最佳航程航線測定、船隻實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平台定位、海平面升降監測等;(3)航空航天套用,包括飛機導航、航空遙 感姿態控制、低軌衛星定軌、飛彈制導、航空救援和載人太空飛行器防護探測等。

套用

衛星定位系統衛星定位系統

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慧型交通管理

5.緊急救生

6.個人旅遊及野外探險

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,通訊等網路的時間同步

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,大壩和大型建築物變形監測

5.GIS套用

6.工程機械(輪胎吊,推土機等)控制

7.精細農業

在道路工程中的套用

GPS在道路工程中的套用,目前主要是用於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展,對勘測技術提出了更高的要求,由於線路長,已知點少,因此,用常規測量手段不僅布網困難,而且難以滿足高精度的要求。目前,國內已逐步採用GPS技術建立線路首級高精度控制網,然後用常規方法布設導線加密。實踐證明,在幾十公里範圍內的點位誤差只有2厘米左右,達到了常規方法難以實現的精度,同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣套用於特大橋樑的控制測量中。由於無需通視,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套用前景,GPS測量無需通視,減少了常規方法的中間環節,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套用

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。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理機、車速感測器、陀螺感測器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網路、計算機車輛管理信息系統相結合,可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能。

(1)車輛跟蹤

利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置,並可任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動,使目標始終保持在螢幕上;還可實現多視窗、多車輛、多螢幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

(2)提供出行路線規劃和導航

提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要的輔助功能,它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地,由計算機軟體按要求自動設計最佳行駛路線,包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線的計算。人工線路設計是由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等,自動建立路線庫。線路規劃完畢後,顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線,並同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

(3)信息查詢

為用戶提供主要物標、如旅遊景點、賓館、醫院等資料庫,用戶能夠在電子地圖上顯示其位置。同時,監測中心可以利用監測控制台對區域內的任意目標所在位置進行查詢,車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

(4)話務指揮

指揮中心可以監測區域內車輛運行狀況,對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話,實行管理。

(5)緊急援助

通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控台的電子地圖顯示求助信息和報警目標,規劃最優援助方案,並以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。

GPS的其它套用

GPS除了用於導航、定位、測量外,由於GPS系統的空間衛星上載有的精確時鐘可以發布時間和頻率信息,因此,以空間衛星上的精確時鐘為基礎,在地面監測站的監控下,傳送精確時間和頻率是GPS的另一重要套用,套用該功能可進行精確時間或頻率的控制,可為許多工程實驗服務。此外,還可利用GPS獲得氣象數據,為某些實驗和工程套用。

全球衛星定位系統GPS是今年以來開發的最具有開創意義的高新技術之一,其全球性、全能性、全天侯性的導航定位、定時、測速優勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的套用。在已開發國家,GPS技術已經開始套用於交通運輸和交通工程。目前,GPS技術在中國道路工程和交通管理中的套用還剛剛起步,隨著中國經濟的發展,高等級公路的快速修建和GPS技術的套用研究的逐步深入,其在道路工程中的套用也會更加廣泛和深入,並發揮更大的作用。

數據接口格式:這得細談談。GPS可以輸出實時定位數據讓其他的設備使用,這就牽扯到了數據交換協定。幾乎現在所有的GPS接收機都遵循美國國家海洋電子協會(National Marine Electronics Association)所指定的標準規格,這一標準制訂所有航海電子儀器間的通訊標準,其中包含傳輸資料的格式以及傳輸資料的通訊協定。NMEA協定有0180、0182和0183三種,0183可以認為是前兩種的超集,現在正廣泛的使用,0183有幾個版本,V1.5 V2.1。所以,如果大家的GPS接收機如果要聯上筆記本里通用的GPS導航程式,比如OZIEXPLORER和俺的GPSRECEIVER,就應該選擇NEMA V2.0以上的協定。NMEA規定的通訊速度是4800 b/S。現在有些接收機也可以提供更高的速度,但說實話,沒有什麼用,4800就足夠了。

種類

GPS手機GPS手機

GPS衛星接收機種類很多,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。

用途分類

導航型接收機

此類型接收機主要用於運動載體的導航,它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機 一般採用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,套用廣泛。根據套用領域的不同,此類接收機還可以進一步分為:

車載型——用於車輛導航定位;

航海型——用於船舶導航定位;

航空型——用於飛機導航定位。由於飛機運行速度快,因此,在航空上用的接收機 要求能適應高速運動。

星載型——用於衛星的導航定位。由於衛星的速度高達7km/s以上,因此對接收機的要求更高。

測地型接收機

測地型接收機主要用於精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要採用載波相位觀測值 進行相對定位,定位精度高。儀器結構複雜,價格較貴。

授時型接收機

這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準進行授時,常用於天文台及無線電通訊中時間同步。

按接收機的載波頻率分類

單頻接收機

導航儀導航儀

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

於不能有效消除 電離層延遲影響,單頻接收機只適用於短基線(<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於長達幾千公里的精密定位。

按接收機通道數分類

GPS接收機能同時接收多顆GPS衛星的信號,為了分離接收到的不同衛星的信號,以實現對衛星信號 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製信號,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衛星作為射電源,採用干涉測量方法,測定兩個測站間距離。

經過20餘年的實踐證明,GPS系統是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。GPS技術已經發展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業。

測地型GPS

根據使用用途和精度,又分為靜態(單頻)接收機和動態(雙頻)接收機即RTK.

在GPS技術開發和實際套用方面,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)、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,是世界上最早研究與生產的GPS的部分企業之一,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晶片的超跟蹤技術。即使在惡劣的電磁環境中,仍然能用小於2.5瓦的功率提供對衛星有效的追蹤。同時,為擴大作業復蓋範圍和全面減小誤差,可以同頻率多基準站的方式工作。此外,它還與Trimble VRS網路技術完全兼容,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)是全球著名的專業測量公司,其不僅在全站儀、相機方面對行業產生了很大的影響,而且在測量型GPS的研發及GPS的套用上也做出了極大的貢獻,是快速靜態、動態RTK技術的先驅。其GPS1200系統中的接收機包括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,接收機集成電台、GSM、GPRS和CDMA模組,具有連續檢核(SmartCheck+)功能,可防水(水下1m)、防塵、防沙。動態精度:水平10mm+1ppm,垂直20mm+1ppm;靜態精度: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,並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%兼容三大衛星系統(GPS+GLONASS+GALIEO)的所有可用信號,他不僅僅是世界上最早研發出能同時接收美國的GPS與俄羅斯GLONASS兩種衛星信號的雙星技術的廠家,也是現今世界上唯一可以同時接收所有GNSS衛星的接收機技術,有72個超級跟蹤頻道,每個通道都可獨立追蹤三種衛星信號,採用抗2米摔落堅固設計,支持藍牙通訊,內置GSM/GPRS模組(可選)。靜態、快速靜態的精度:水平3mm+0.5ppm,垂直5mm+0.5ppm;RTK精度:水平10mm+1ppm,垂直15mm+1ppm;DGPS精度:優於25cm。值得一提的是,該款接收機於2007年2月在德國獲得了2007年度iF工業設計大獎,這款儀器的外觀打破了測量型GPS的常規模式,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,可通過面板直接設定靜態採集關鍵參數衛星高度角和採樣間隔。RTK產品主要有珠峰HD-5800、V8 CORS RTK、V8 GNSS RTK。RTK作業精度:靜態後處理精度: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具有八大創新技術。

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製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、進口藍牙模組和電池,動態精度:水平10mm+1ppm,垂直20mm+1ppm;靜態精度:水平5mm+1ppm,垂直10mm+1ppm,能達到10-30公里的作用範圍(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、快速靜態、RTK、PPK、碼差分等多種測量模式,精度範圍為毫米級到亞米級。而且可與天寶,徠卡等主流品牌聯合作業。

南方測繪的GPS接收機產品主要有RTK S82、S86、藍牙靜態GPS、等。其中S82採用一體化設計,集成GPS天線、UHF數據鏈、OEM主機板、藍牙通訊模組、鋰電池,其RTK定位精度:平面±(2cm+1ppm),垂直±(3cm+1ppm);靜態後處理精度: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

當通過硬體和軟體做成GPS定位終端用於車輛定位的時候,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持有人那裡,我們稱為第三方。所以GPS定位系統中還包含了GSM網路通訊(手機通訊),通過GSM網路用簡訊的方式把衛星定位信息傳送到第三方。通過微機解讀簡訊電文,在電子地圖上顯示車輛位置。這樣就實現了車載GPS定位。與此同時,在車上安裝相應的探測感測器,利用車載GPS定位的GSM網路通訊功能,同樣能把防盜報警信息傳送到第三方,或者把這個報警電話、簡訊直接傳送到車主手機上,完成車載GPS防盜報警。這裡可以看出,車載GPS定位的GSM網路部分實際上是一個智慧型手機,可以和第三方互相通訊,還可以把車輛被搶,司機被劫、被綁架等信息傳送到第三方。所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。

車載GPS

類似車載GPS終端的還有定位手機、個人定位器等。GPS衛星定位由於要通過第三方定位服務,所以要交納不等的月/年服務費。

所有的GPS定位終端,都沒有導航功能。因為再需要增加硬體和軟體,成本提高。

我們在電視裡看到的車載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裡,因為導航儀中缺少手機功能。比如你把導航儀放在車裡,你朋友把車借開走了,導航儀不能發信息給你,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,如果車被盜了,那個手機會自己給你或第三方打電話發簡訊嗎?它是需要人來操作的。所以說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行業做定位管理的。

各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監控系統軟體、GSM和GPRS移動智慧型車載終端、系統的二次開發車輛監控系統整體搭建方案.系統廣泛套用於公安,醫療,消防,交通,物流等領域。該方案基於NXP的PNX1090 Nexperia移動多媒體處理器硬體和由NXP與合作夥伴ALK Technologies聯合開發的軟體。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、多媒體功能豐富的攜帶型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製、FM收音、圖像存儲和遊戲。NXP以其運行於PNX0190上的swGPS Personal軟體來實現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)成本並支持現場升級。

跟隨GPS 的一系列關聯的套用都設計到數學和算法,和GIS系統,地圖投影,坐標系轉換!

由於衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差,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,普遍採用差分GPS(DGPS)技術,建立基準站(差分台)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,並對外發布。接收機收到該修正數後,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,然後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。這樣的準確率跟數據點的多少是有關係的,主要就是利用衛星的定位來實現了。

試機辨真假

記者通過汽車美容店的一朋友協助,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”。並得出以下結論:

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。可選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智慧型GPS系統

主要由兩大部分組成,即:本地的監控中心軟體管理平台和遠程的GPS智慧型車載終端。遠程的GPS智慧型車載終端將車輛所處的位置信息、運行速度、運行軌跡等數據傳回到監控中心,監控中心接收到這些數據後,會立即進行分析、比對等處理,並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採取必要措施。

定位系統

(positioning system by satellite)利用衛星進行無線電定位的系統。可分為靜止衛星定位系統和非靜止衛星定位系統兩大類。

靜止軌道衛星定位系統 一般採用有源定位方式,是由相距較遠(衛星與地心連線的夾角應大於30°)的2顆或3顆靜止衛星、中心地球站及移動用戶終端組成。當已知靜止衛星的位置、用戶的海拔標高,並能測得2顆或3顆靜止衛星到用戶終端的距離,從而根據幾何學三維坐標確定位置的原理可對移動用戶終端進行定位。2顆靜止衛星構成的定位系統只能獲得用戶的二維坐標,因此需要知道用戶的海拔標高。3顆靜止衛星構成的定位系統可直接獲得用戶的三維坐標。

該系統的定位精度誤差一般在幾十米,距離赤道越近誤差越大,可達百餘米。對衛星的仰角過小的高緯度地區或衛星非復蓋區,靜止衛星定位系統不能定位。在有源定位方式中,用戶終端應具有收發能力和應答功能。中心站通過測量用戶的應答信號經不同衛星返回的時間,可求出移動用戶的三維空間坐標,自動給出經度和緯度顯示,從而實現中心站對用戶的定位。這種系統,通常在完成定位的同時,還具有一定的雙向數據傳輸功能。適用於大範圍移動車輛的調度。因為是有源定位,移動用戶的數量將受限於系統的設計容量。

中國的“北斗”系統屬於靜止衛星定位系統。

非靜止軌道衛星定位系統 一般是由中、低軌上的多顆衛星(星座)和移動用戶終端構成的無線電定位系統。通常採用無源定位方式,即依靠定位接收機接收來自多顆衛星的導航定位信號進行自定位。典型的系統如美國的GPS和前蘇聯的GLONASS。

GPS 定位系統的定義

GPS定位系統是指利用衛星,在全球範圍內實時進行定位、導航的系統,簡稱GPS(Global Positioning System)。GPS定位系統功能必須具備GPS終端、傳輸網路和監控平台三個要素;這三個要素缺一不可;通過這三個要素,可以提供車輛防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能。

GPS定位系統是美國第二代衛星導航系統。是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的,它採納了子午儀系統的成功經驗。和子午儀系統一樣,GPS定位系統由空間部分、地面監控部分和用戶接收機三大部分組成。

GPS定位系統的構成

空間部分(太空部分)

GPS定位系統的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成,這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座,其中21顆為可用於導航的衛星,3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恆星時。每顆GPS工作衛星都發出用於導航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。可見,GPS定位系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。

控制部分

GPS定位系統的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成,根據其作用的不同,這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據,計算出衛星的星曆和衛星鐘的改正參數等,並將這些數據通過注入站注入到衛星中去;同時,它還對衛星進行控制,向衛星發布指令,當工作衛星出現故障時,調度備用衛星,替代失效的工作衛星工作;另外,主控站也具有監控站的功能。監控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當地氣象數據的感測器和進行數據初步處理的計算機。監控站的主要任務是取得衛星觀測數據並將這些數據傳送至主控站。注入站的作用是將主控站計算出的衛星星曆和衛星鐘的改正數等注入到衛星中去。這種注入對每顆GPS衛星每天進行一次,並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。

用戶部分(地面接收)

GPS定位系統的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟體及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信號,利用這些信號進行導航定位等工作。

以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS定位系統。

GPS定位系統的特點

GPS定位系統具有性能好、精度高、套用廣的特點,是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進,硬、軟體的不斷完善,套用領域正在不斷地開拓,已遍及國民經濟各種部門,並開始逐步深入人們的日常生活。

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