GPS是什么(GPS的簡介)

隨著GPS 定位、GPS導航、GPS手機等產(chǎn)品的應用，GPS已經(jīng)逐漸滲透到民用的各個領(lǐng)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(tǒng)(Global Positioning System)。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成的衛(wèi)星系統(tǒng)。全球定位系統(tǒng)(GPS)是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導航定位系統(tǒng) 。這項技術(shù)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(chǎn)品

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)組成

空間部分———GPS星座

地面控制部分———地面監(jiān)控系統(tǒng)

用戶設(shè)備部分———GPS 信號接收機。

GPS系統(tǒng)的前身為美軍研制的一種子午儀衛(wèi)星定位系統(tǒng)(Transit)，1958年研制，64年正式投入使用。該系統(tǒng)用5到6顆衛(wèi)星組成的星網(wǎng)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(tǒng)使得研發(fā)部門對衛(wèi)星定位取得了初步的經(jīng)驗，并驗證了由衛(wèi)星系統(tǒng)進行定位的可行性，為GPS系統(tǒng)的研制埋下了鋪墊。衛(wèi)星定位顯示出在導航方面的巨大優(yōu)越性同時也看到子午儀系統(tǒng)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(wèi)星導航系統(tǒng)。經(jīng)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(wèi)星星座己布設(shè)完成。 衛(wèi)星可以采集到觀測點的經(jīng)緯度和高度，實現(xiàn)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(wèi)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(wèi)星在軌運行。衛(wèi)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(wèi)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(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?/p>

GPS 衛(wèi)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(shè)有密碼,一般民間無法解讀,主要為美國軍方服務(wù)。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(jiān)測站和3 個地面控制站組成。監(jiān)測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續(xù)測量到所有可見衛(wèi)星的接受機。

監(jiān)測站將取得的衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù),包括電離層和氣象數(shù)據(jù),經(jīng)過初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監(jiān)測站收集跟蹤數(shù)據(jù),計算出衛(wèi)星的軌道和時鐘參數(shù),然后將結(jié)果送到3 個地面控制站。地面控制站在每顆衛(wèi)星運行至上空時,把這些導航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對每顆GPS 衛(wèi)星每天一次,并在衛(wèi)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(fā)生故障,那么在衛(wèi)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(shè)備部分

用戶設(shè)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(wèi)星截止角所選擇的待測衛(wèi)星,并跟蹤這些衛(wèi)星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號后,即可測量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。

根據(jù)這些數(shù)據(jù),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(jīng)緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬件和機內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包構(gòu)成完整的GPS 用戶設(shè)備。GPS 接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般采用機內(nèi)和機外兩種直流電源。設(shè)置機內(nèi)電源的目的在于更換外電源時不中斷連續(xù)觀測。

在用機外電源時機內(nèi)電池自動充電。關(guān)機后,機內(nèi)電池為RAM存儲器供電,以防止數(shù)據(jù)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(tǒng)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(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)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(diào)度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等;

(3)航空航天應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)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(shè)備部分及GPS接收機。主要功能是捕獲衛(wèi)星的一些信息計算出用戶堆在位置的經(jīng)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(shè)備則由接收機硬件和機內(nèi)軟件(地圖……)構(gòu)成。

GPS接收機接收信號來源

GPS衛(wèi)星接收機種類

(1)根據(jù)型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型

(2)根據(jù)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(jù)需要選擇合適自己的設(shè)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(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)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

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPGSV,3,1,10,14,56,115,34,30,37,049,41,29,23,103,34,12,08,041,30*73

$GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E

$GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73

$GPRMC,052617.266,A,3959.2117,N,11619.*0,E,0.10,299.68,290609,,*09

$GPGGA,052618.000,3959.2142,N,11619.7011,E,1,04,6.9,80.7,M,-6.5,M,,0000*74

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPRMC,052618.000,A,3959.2142,N,11619.7011,E,0.16,318.14,290609,,*0D

$GPGGA,052619.000,3959.2174,N,11619.7146,E,1,04,6.9,90.3,M,-6.5,M,,0000*76

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPRMC,052619.000,A,3959.2174,N,11619.7146,E,0.42,64.37,290609,,*32

$GPGGA,052620.000,3959.2194,N,11619.7277,E,1,04,6.9,96.9,M,-6.5,M,,0000*7F

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPRMC,052620.000,A,3959.2194,N,11619.7277,E,1.04,76.65,290609,,*30

$GPGGA,052621.000,3959.2216,N,11619.7391,E,1,04,6.9,104.4,M,-6.5,M,,0000*49

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPRMC,052621.000,A,3959.2216,N,11619.7391,E,0.97,72.92,290609,,*36

$GPGGA,052622.000,3959.2227,N,11619.7426,E,1,04,6.9,107.2,M,-6.5,M,,0000*46

$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39

$GPGSV,3,1,10,14,56,115,35,30,37,049,40,29,23,103,33,12,08,041,30*74

$GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E

$GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73

說明：NMEA0183格式以“$”開始，主要語句有GPGGA，GPVTG，GPRMC等

1、 GPS DOP and Active Satellites(GSA)當前衛(wèi)星信息

$GPGSA,1>,2>,3>,3>,,,,,3>,3>,3>,4>,5>,6>,7>

1>模式 ：M = 手動， A = 自動。

2>定位型式 1 = 未定位， 2 = 二維定位， 3 = 三維定位。

3>PRN 數(shù)字：01 至 32 表天空使用中的衛(wèi)星編號，最多可接收12顆衛(wèi)星信息。

4> PDOP位置精度因子(0.5~99.9)

5> HDOP水平精度因子(0.5~99.9)

6> VDOP垂直精度因子(0.5~99.9)

7> Checksum.(檢查位).

2、 GPS Satellites in View(GSV)可見衛(wèi)星信息

$GPGSV, 1>,2>,3>,4>,5>,6>,7>,?4>,5>,6>,7>,8>

1> GSV語句的總數(shù)

2> 本句GSV的編號

3> 可見衛(wèi)星的總數(shù)，00 至 12。

4> 衛(wèi)星編號， 01 至 32。

5>衛(wèi)星仰角， 00 至 90 度。

6>衛(wèi)星方位角， 000 至 359 度。實際值。

7>訊號噪聲比(C/No)， 00 至 99 dB;無表未接收到訊號。

8>Checksum.(檢查位).

第4>,5>,6>,7>項個別衛(wèi)星會重復出現(xiàn)，每行最多有四顆衛(wèi)星。其余衛(wèi)星信息會于次一行出現(xiàn)，若未使用，這些字段會空白。

3、Global Positioning System Fix Data(GGA)GPS定位信息

$GPGGA,1>,2>,3>,4>,5>,6>,7>,8>,9>,M,10>,M,11>,12>*hh

1> UTC時間，hhmmss(時分秒)格式

2> 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

3> 緯度半球N(北半球)或S(南半球)

4> 經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

5> 經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))

6> GPS狀態(tài)：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算

7> 正在使用解算位置的衛(wèi)星數(shù)量(00~12)(前面的0也將被傳輸)

8> HDOP水平精度因子(0.5~99.9)

9> 海拔高度(-9999.9~99999.9)

10> 地球橢球面相對大地水準面的高度

11> 差分時間(從最近一次接收到差分信號開始的秒數(shù)，如果不是差分定位將為空)

12> 差分站ID號0000~1023(前面的0也將被傳輸，如果不是差分定位將為空)

4、Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data(RMC)推薦定位信息

$GPRMC,1>,2>,3>,4>,5>,6>,7>,8>,9>,10>,11>,12>*hh

1> UTC時間，hhmmss(時分秒)格式

2> 定位狀態(tài)，A=有效定位，V=無效定位

3> 緯度ddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

4> 緯度半球N(北半球)或S(南半球)

5> 經(jīng)度dddmm.mmmm(度分)格式(前面的0也將被傳輸)

6> 經(jīng)度半球E(東經(jīng))或W(西經(jīng))

7> 地面速率(000.0~999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸)

8> 地面航向(000.0~359.9度，以真北為參考基準，前面的0也將被傳輸)

9> UTC日期，ddmmyy(日月年)格式

10> 磁偏角(000.0~180.0度，前面的0也將被傳輸)

11> 磁偏角方向，E(東)或W(西)

12> 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效)

5、 Track Made Good and Ground Speed(VTG)地面速度信息

$GPVTG,1>,T,2>,M,3>,N,4>,K,5>*hh

1> 以真北為參考基準的地面航向(000~359度，前面的0也將被傳輸)

2> 以磁北為參考基準的地面航向(000~359度，前面的0也將被傳輸)

3> 地面速率(000.0~999.9節(jié)，前面的0也將被傳輸)

4> 地面速率(0000.0~1851.8公里/小時，前面的0也將被傳輸)

5> 模式指示(僅NMEA0183 3.00版本輸出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=數(shù)據(jù)無效)

GPS主要應用-為船舶,汽車,飛機等運動物體進行定位導航

(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能交通管理

(5)緊急救生

(6)個人旅游及野外探險

經(jīng)過20余年的實踐證明，GPS系統(tǒng)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(tǒng)。 GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。