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GPS是GloblePositioningSystem的缩写,意思为全球定位系统,它是由美国*历经20多年,耗资120亿美金而实施的一项庞大的宇宙及航天工程。该系统可以在全球范围内全天候地为地面目标提供信息,从而确定该目标在地面上的精确位置、速度、运行方面等参数。
GPS定位人造卫生是由飞行在地面上空26560公里高度的24颗人造卫星所组成,每颗卫星大约12小时绕球一周,共分成6个轨道面,呈55度的斜角,涵盖三个地球表面。每颗卫星都连续不断地向地球发射数字信号,在地面的GPS用户通过同时接收4颗以上卫星信号来计算出自己在地球上的位置(经、纬度和高度)、速度和运行。
GPS系统提供P码和C/A码两种定位服务,P码提供精确定位服务,专门为军方使用,C/A码提供标准定位服务,供给航海、车辆导航等非军事用途。对于民用定位服务,系统提供的定位精度为25米,不过当加上人为干扰时(美国*的SA*),其定位精度变为100米。
现在,人们越来越意识到GPS作用的重大及其应用领域的广阔,除军事应用外,它已被广泛应用于航天、航空、航海、测量、勒探等诸多领域,随着GPS接收板价格的不断下降和其性能的不断提高,GPS系统在汽车防盗上的应用越来越普遍,当汽车被盗时,GPS系统可不断提供被盗车辆的位置,从而配合警方快速出警,打击犯罪。例如:目前效力于意大利国际米兰队的世界著名球星罗纳尔多,在里约热内卢度假时驾驶自己心爱的宝马车遭到五名手持武器的劫匪打劫,幸运的是,罗纳尔多的宝马车装有卫星定位系统,不出1小时,被抢走的车就物归原主了。
正如专家所预言的那样,GPS将改变汽车防盗行业的经营方式,它将是继计算机*之后的又一场*。
全球定位系统(GPS)是本世纪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。
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。
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)应用广泛多功能。
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*,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。