GPS
瀏覽量：2發(fā)布時(shí)間：2022-12-19 10:27:28
簡介
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車行速度及精確的時(shí)間信息。GPS自問世以來，就以其高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS不僅是汽車的守護(hù)神，同時(shí)也是物流行業(yè)管理的智多星。隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，GPS有著舉足輕重的作用，成為繼汽車市場后的第二大主要消費(fèi)群體。GPS是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 。
工作原理
1.偽距測量及偽距單點(diǎn)定位
偽距測量就是測定衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，即由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得的距離。偽距法單點(diǎn)定位，就是利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測定與4顆以上GPS衛(wèi)星的偽距，及從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中獲得的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，采用距離交會(huì)法求出天線在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
2.載波相位測量及載波相位定位
載波相位測量是測定GPS衛(wèi)星載波信號(hào)到接收機(jī)天線之間的相位延遲。GPS衛(wèi)星載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，接收機(jī)接收到衛(wèi)星信號(hào)后，先將載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波。GPS接收機(jī)將衛(wèi)星重建載波與接收機(jī)內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)通過相位計(jì)比相，即可得到相位差。
3.實(shí)時(shí)差分定位
GPS實(shí)時(shí)差分定位的原理是在已有的精確地心坐標(biāo)點(diǎn)上安放GPS接收機(jī)(稱為基準(zhǔn)站)，利用已知的地心坐標(biāo)和星歷計(jì)算GPS觀測值的校正值，并通過無線電通信設(shè)備(稱為數(shù)據(jù)鏈)將校正值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)中的GPS接收機(jī)(稱為流動(dòng)站)。流動(dòng)站利用校正值對(duì)自己的GPS觀測值進(jìn)行修正，以消除上述誤差，從而提高實(shí)時(shí)定位精度。GPS動(dòng)態(tài)差分方法有多種，主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)和廣域差分等。
組成部分
全球定位系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成：空間部分(GPS衛(wèi)星)、地面監(jiān)控部分和用戶部分。GPS衛(wèi)星可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進(jìn)行導(dǎo)航定位的測距信號(hào)和導(dǎo)航電文，并接收來自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是：跟蹤GPS衛(wèi)星，對(duì)其進(jìn)行距離測量，確定衛(wèi)星的運(yùn)行軌道及衛(wèi)星鐘改正數(shù)，進(jìn)行預(yù)報(bào)后，再按規(guī)定格式編制成導(dǎo)航電文，并通過注入站送往衛(wèi)星。地面監(jiān)控系統(tǒng)還能通過注入站向衛(wèi)星發(fā)布各種指令，調(diào)整衛(wèi)星的軌道及時(shí)鐘讀數(shù)，修復(fù)故障或啟用備用件等。用戶則用GPS接收機(jī)來測定從接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離，并根據(jù)衛(wèi)星星歷所給出的觀測瞬間衛(wèi)星在空間的位置等信息求出自己的三維位置、三維運(yùn)動(dòng)速度和鐘差等參數(shù)。目前，美國正致力于進(jìn)一步改善整個(gè)系統(tǒng)的功能，如通過衛(wèi)星間的相互跟蹤來確定衛(wèi)星軌道，以減少對(duì)地面監(jiān)控系統(tǒng)的依賴程度，增強(qiáng)系統(tǒng)的自主性。
實(shí)際運(yùn)用
(1)精密工程、測量及變形監(jiān)測中的應(yīng)用
(2)交通系統(tǒng)中的應(yīng)用
(3)地球動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用
(4)氣象學(xué)中的應(yīng)用
(5)軍事中的應(yīng)用
(6)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
(7)野生動(dòng)物保護(hù)中的應(yīng)用
(8)在突發(fā)事件中的應(yīng)用
(9)旅游中的應(yīng)用
全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)，是一種以人造地球衛(wèi)星為基礎(chǔ)的高精度無線電導(dǎo)航的定位系統(tǒng)，它在全球任何地方以及近地空間都能夠提供準(zhǔn)確的地理位置、車行速度及精確的時(shí)間信息。GPS自問世以來，就以其高精度、全天候、全球覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS不僅是汽車的守護(hù)神，同時(shí)也是物流行業(yè)管理的智多星。隨著物流業(yè)的快速發(fā)展，GPS有著舉足輕重的作用，成為繼汽車市場后的第二大主要消費(fèi)群體。GPS是美國從20世紀(jì)70年代開始研制，歷時(shí)20年，耗資200億美元，于1994年全面建成，具有在海、陸、空進(jìn)行全方位實(shí)時(shí)三維導(dǎo)航與定位功能的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 。
工作原理
1.偽距測量及偽距單點(diǎn)定位
偽距測量就是測定衛(wèi)星到接收機(jī)的距離，即由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得的距離。偽距法單點(diǎn)定位，就是利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測定與4顆以上GPS衛(wèi)星的偽距，及從衛(wèi)星導(dǎo)航電文中獲得的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，采用距離交會(huì)法求出天線在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
2.載波相位測量及載波相位定位
載波相位測量是測定GPS衛(wèi)星載波信號(hào)到接收機(jī)天線之間的相位延遲。GPS衛(wèi)星載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文，接收機(jī)接收到衛(wèi)星信號(hào)后，先將載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲得載波，稱為重建載波。GPS接收機(jī)將衛(wèi)星重建載波與接收機(jī)內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)通過相位計(jì)比相，即可得到相位差。
3.實(shí)時(shí)差分定位
GPS實(shí)時(shí)差分定位的原理是在已有的精確地心坐標(biāo)點(diǎn)上安放GPS接收機(jī)(稱為基準(zhǔn)站)，利用已知的地心坐標(biāo)和星歷計(jì)算GPS觀測值的校正值，并通過無線電通信設(shè)備(稱為數(shù)據(jù)鏈)將校正值發(fā)送給運(yùn)動(dòng)中的GPS接收機(jī)(稱為流動(dòng)站)。流動(dòng)站利用校正值對(duì)自己的GPS觀測值進(jìn)行修正，以消除上述誤差，從而提高實(shí)時(shí)定位精度。GPS動(dòng)態(tài)差分方法有多種，主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)和廣域差分等。
組成部分
全球定位系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成：空間部分(GPS衛(wèi)星)、地面監(jiān)控部分和用戶部分。GPS衛(wèi)星可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進(jìn)行導(dǎo)航定位的測距信號(hào)和導(dǎo)航電文，并接收來自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。地面監(jiān)控系統(tǒng)的主要功能是：跟蹤GPS衛(wèi)星，對(duì)其進(jìn)行距離測量，確定衛(wèi)星的運(yùn)行軌道及衛(wèi)星鐘改正數(shù)，進(jìn)行預(yù)報(bào)后，再按規(guī)定格式編制成導(dǎo)航電文，并通過注入站送往衛(wèi)星。地面監(jiān)控系統(tǒng)還能通過注入站向衛(wèi)星發(fā)布各種指令，調(diào)整衛(wèi)星的軌道及時(shí)鐘讀數(shù)，修復(fù)故障或啟用備用件等。用戶則用GPS接收機(jī)來測定從接收機(jī)至GPS衛(wèi)星的距離，并根據(jù)衛(wèi)星星歷所給出的觀測瞬間衛(wèi)星在空間的位置等信息求出自己的三維位置、三維運(yùn)動(dòng)速度和鐘差等參數(shù)。目前，美國正致力于進(jìn)一步改善整個(gè)系統(tǒng)的功能，如通過衛(wèi)星間的相互跟蹤來確定衛(wèi)星軌道，以減少對(duì)地面監(jiān)控系統(tǒng)的依賴程度，增強(qiáng)系統(tǒng)的自主性。
實(shí)際運(yùn)用
(1)精密工程、測量及變形監(jiān)測中的應(yīng)用
(2)交通系統(tǒng)中的應(yīng)用
(3)地球動(dòng)力學(xué)中的應(yīng)用
(4)氣象學(xué)中的應(yīng)用
(5)軍事中的應(yīng)用
(6)農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用
(7)野生動(dòng)物保護(hù)中的應(yīng)用
(8)在突發(fā)事件中的應(yīng)用
(9)旅游中的應(yīng)用
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