GPS是什么(GPS的簡介)

2022-04-12 13:48:43 來源: 網絡

隨著GPS定位、GPS導航、GPS手機等產品的應用，GPS已經逐漸滲透到民用的各個領域、各個角落，GPS是什么，有什么功能，GPS原理是什么，帶著這么多的問題。小編通過整理資料，簡單告訴大家GPS是什么，希望能對大家有所幫助。

GPS是什么?

GPS 即全球定位系統(Global Positioning System)。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。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制的新一代空間衛星導航定位系統。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。

GPS導航產品

GPS全球衛星定位系統組成

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系統的前身為美軍研制的一種子午儀衛星定位系統(Transit)，1958年研制，64年正式投入使用。該系統用5到6顆衛星組成的星網工作，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，子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，并驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS系統的研制埋下了鋪墊。衛星定位顯示出在導航方面的巨大優越性同時也看到子午儀系統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星導航系統。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衛星星座己布設完成。衛星可以采集到觀測點的經緯度和高度，實現導航、定位、授時等功能。

GPS是什么-GPS組成

1、空間部分

GPS的空間部分是由24 顆工作衛星組成,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 顆有源備份衛星在軌運行。衛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的全球導航能力。

GPS 衛星兩組電碼

C/ A 碼( Coarse/ Acquisition Code11023MHz)

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 個全球監測站和3 個地面控制站組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見衛星的接受機。

監測站將取得的衛星觀測數據,包括電離層和氣象數據,經過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據,計算出衛星的軌道和時鐘參數,然后將結果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛星運行至上空時,把這些導航數據及主控站指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS 衛星每天一次,并在衛星離開注入站作用范圍之前進行最后的注入。如果某地面站發生故障,那么在衛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星截止角所選擇的待測衛星,并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后,即可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。

根據這些數據,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 全球定位系統的主要特點

(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

GPS 是什么-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、變形監測、地殼運動監測、市政規劃控制等;

(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、海平面升降監測等;

(3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。

用戶設備部分及GPS接收機。主要功能是捕獲衛星的一些信息計算出用戶堆在位置的經緯度、高度、速度時間等*。接收機由接受單元和天線單元組成，而用戶設備則由接收機硬件和機內軟件(地圖……)構成。

GPS接收機接收信號來源

GPS衛星接收機種類

(1)根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型

(2)根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式

GPS接受模塊是串口輸出，市面上的接收機由USB接口的、PS2接口的、RS232接口的，可根據需要選擇合適自己的設備。

GPS接收機實例分析

GPS接收機接受到得信息可以通過串口讀出來，下面是一組數據。我們從這些信息中可以得到我們的大致位置、和準確的時間等信息。下面是這些數據的具體格式。

$PSRFTXT,Version:GSW3.2.4_3.1.00.12-SDK003P1.00a

$PSRFTXT,Version2:F-GPS-03-0701231

$PSRFTXT,WAAS Disable

$PSRFTXT,TOW: 105921

$PSRFTXT,WK: 1538

$PSRFTXT,POS: -2170399 4386065 4076920

$PSRFTXT,CLK: 95585

$PSRFTXT,CHNL: 12

$PSRFTXT,Baud rate: 4800

$GPGGA,052613.172,3959.1983,N,11619.6639,E,0,03,,74.0,M,-6.5,M,,0000*5B

$GPGSA,A,1,30,14,29,,,,,,,,,,,,*13

$GPRMC,052613.172,A,3959.1983,N,11619.6639,E,,,290609,,*01

$GPGGA,052*.266,3959.2084,N,11619.6691,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F

$GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C

$GPRMC,052*.266,A,3959.2084,N,11619.6691,E,1.24,10.61,290609,,*3E

$GPGGA,052615.269,3959.2074,N,11619.6690,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F

$GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C

$GPRMC,052615.269,A,3959.2074,N,11619.6690,E,2.09,90.96,290609,,*32

$GPGGA,052616.269,3959.2080,N,11619.6676,E,1,04,3.9,48.4,M,-6.5,M,,0000*7C

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,4.0,3.9,1.0*33

$GPRMC,052616.269,A,3959.2080,N,11619.6676,E,0.39,281.94,290609,,*03

$GPGGA,052617.266,3959.2117,N,11619.*0,E,1,04,6.9,70.3,M,-6.5,M,,0000*7E