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GPS是什麼

GPS是什麼

  GPS是英文Global Positioning System(全球定位系統)的簡稱,而其中文簡稱為“球位系”。GPS是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研制的新一代空間衛星導航定位系統 。GPS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;透過這三個要素,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是什麼

  GPS系統的特點:高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。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10-7m,1000KM可達10-9m。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於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。

  GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離,然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的,衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則透過記錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間,再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的幹擾,這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離,而是偽距(PR):當GPS衛星正常工作時,會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航電文。

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GPS定位原理

  GPS系統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,重複周期一毫秒,碼間隔1微秒,相當於300m;P碼頻率10.23MHz,重複周期266.4天,碼間隔0.1微秒,相當於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、大氣折射修正等資訊。它是從衛星信號中解調制出來,以50b/s調制在載頻上發射的。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;每三十秒重複一次,每小時更新一次。後兩幀共15000b。

  導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊,其中最重要的則為星歷數據。當用戶接受到導航電文時,提取出衛星時間並將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離,再利用導航電文中的衛星星歷數據推算出衛星發射電文時所處位置,用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等資訊便可得知。

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  可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而,由於用戶接受機使用的時鐘與衛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即衛星與接收機之間的時間差作為未知數,然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置,至少要能接收到4個衛星的信號。

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  GPS接收機對收到的衛星信號,進行解碼或採用其它技術,將調制在載波上的資訊去掉後,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星振蕩器的相位初值是不知道的,起始歷元的相位整數也是不知道的,即整周模糊度,只能在數據處理中作為參數解算。相位觀測值的精度高至公厘,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相對定位、並有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值,而要達到優於米級的定位 精度也只能採用相位觀測值。

  編後語:全球衛星定位系統GPS在諸多領域中得到越來越廣泛的應用,不過最貼近我們生活的還是手機中的GPS系統,透過這個系統,我們可以查看所在城市的天氣、交通等狀況,不過小編建議各位網友,在使用GPS的時候儘量在wifi的環境中,這樣可以避免消耗手機網路大量的流量。

 

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