⑴ 电信基础名词解释:什么是GPS
GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系统,简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫逗友星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范,它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地推动了数字经济的发展。
简介
GPS可以提供车辆定位、防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。要实现以上所有功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素。
发展
GPS的前身是美国军方研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit),1958年研制,1964年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。然而,子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球定位网计划,并于1967年、1969年和1974年各发射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,这是GPS精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划,这些卫星中除1颗采用同步枣行轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道,该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号,其强大的功能,当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位,空军的计划能供提供高动态服务,然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的,所以1973年美国国防部将2者合二为一,并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导,还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多,包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。[1]
最初的GPS计划在美国联合计划局的领导下诞生了,该方案将24颗卫星放置在互成120度的三个轨道上。每个轨道上有8颗卫星,地球上任何一点均能观测到6至9颗卫星。这样,粗码精度可达100m,精码精度为10m。由于预算压缩,GPS计划不得不减少卫星发射数量,改为将18颗卫星分布在互成60度的6个轨道上,然而这一方案使得卫星可靠性得不到保障。1988年又进行了最后一次修改:21颗工作星和3颗备用星工作在互成60度的6条轨道上。这也是GPS卫星所使用的工作方式。
GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础,向全球各地全天候地提供三维位凳指哗置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。它由三部分构成,一是地面控制部分,由主控站、地面天线、监测站及通讯辅助系统组成。二是空间部分,由24颗卫星组成,分布在6个轨道平面。三是用户装置部分,由GPS接收机和卫星天线组成。民用的定位精度可达10米内。
工作原理
定位原理
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距(PR,):当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m;P码频率10.23MHz,重复周期266.4天,码间距0.1微秒,相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来,以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码;每三十秒重复一次,每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块,其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据,采用空间距离后方交会的方法,确定待测点的位置。如图所示,假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机,可以测定GPS信号到达接收机的时间△t,再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。
定位精度
⑵ 什么是网络GPS
准确地说是网络RTK,是利用卫星定位连续运行参考站网支持的网络时实动态定位技术。
这种定位较常规GPS速度快,作用范围大,不需要基站。
⑶ GPS由哪几部分组成各部分的功能是什么
可参考:GPS的总成以及作用
组成:
卫星部分(空间)作用:
发送用于导航定位的信号其他特殊用途,如通讯、监测核暴等。
监控部分(地面)作用:
监测笑祥和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。
接收部分(用户)作用:
接收、跟踪、变换和测量GPS信号。
⑷ 什么是网络GPS
GPRS,是General Packet Radio Service的缩写,中文可译为通用分组无线业务,是在现有的GSM系统上发展出来的一种新的分组数据承历燃载业务。所谓的分组交换就是将数据分装成许多独立的数据包进行传输,并且可以按照传输的数据流量计价(而非占线时间),可以同时处理语音业务(通话)和数据业务(下载肢山虚数据),两种业务互相独立,互不影响。
A-GPS(AssistedGPS)是一种结合网络基站信息和GPS信息对移动台进行定唯纤位的技术,既利用全球卫星定位系统GPS,又利用移动基站,解决了GPS覆盖的问题,可以在2代的G、C网络和3G网络中使用。
⑸ GPS与物联网有什么联系 物联网核心技术是什么
物联网是新一代信息技术的重要组成部分。其英文名称是“The Internet of things”。由此,顾名思义,“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和拿毕通信。
因此,物联网的定义是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物品与互联网相连接,进行信息交换和通信,以实现对物品的智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。
实现物联网的核心技术:
1.传感器技术
传感技术同计算机技术与通信技术一起被称为信息技术的三大技术。从仿生学观点,如果把计算机看成处理和识别信息的“大脑”,把通信系统看成传递信息的“神经系统”的话,那么传感器就是“感觉器官”。微型无线传感技术以及以此组件的传感网是物联网感知层的重要技术手段。
2.射频识别(RFID)技术
射频识别(Radio Frequency Identification,简消态芹称RFID)是通过无线电信号识别特定目标并读写相关数据的无线通讯技术。在国内,RFID已经在身份证、电子收费系统和物流管理等领域有了广泛应用。
RFID技术市场应用成熟,标签成本闭绝低廉,但RFID一般不具备数据采集功能,多用来进行物品的甄别和属性的存储,且在金属和液体环境下应用受限,RFID技术属于物联网的信息采集层技术。
3.二维码技术
二维码技术是在一维条码无法满足实际应用需求的前提下产生的。由于受信息容量的限制,一维条码通常是对物品的标识,而二维条码是对物品的描述。二维码以矩阵形式来表达,可以在纵横两个方向存储信息,可存储的信息量是一维码的几十倍,并能整合图像、声音、文字等多媒体信息,可靠性高、保密防伪性强,而且易于制作、成本低。
4.微机电系统(MEMS)
微机电系统是指利用大规模集成电路制造工艺,经过微米级加工,得到的集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。MEMS技术属于物联网的信息采集层技术。
5.GPS技术
GPS技术又称为全球定位系统,是具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。GPS作为移动感知技术,是物联网延伸到移动物体采集移动物体信息的重要技术,更是物流智能化、智能交通的重要技术。
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⑹ 什么是GPS
GPS是Global Postioning System的简称,即全球卫星定位系统。目前除美国外,还有俄罗斯、欧盟全球定位系统,而通常意义上的GPS是指美国全球卫星定位系统。它通过接受美国发射的24颗卫星中任意带扒迟3颗以上卫星所发射的导航信号,可以在任何地点、任何时候准确地测量到物体瞬时的位置,确切地说是物体的经纬度、高度、速度等位置信息。GPS最初只是运用于军事领域,目前GPS已被广泛应此含用于交通行业,它利用GPS的定位技术结合无线通信技术(GSM或CDMA)、地理信息管理系统(GIS)等高新技术,实现对车辆的监控,经过GSM网络的数字通蠢李道,将信号输送到车辆监控中心,监控中心通过差分技术换算位置信息,然后通过GIS将位置信号用地图语言显示出来,最终可通过服务中心实现车辆的定位导航、防盗反劫、服务救援、远程监控、轨迹记录等功能
⑺ GPS和GPRS分别是什么
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。
GPRS经常被描述成“2.5G”,也就是说这项技术位于第二代(2G)和第三代(3G)移动通讯技术之间。
它通过利用GSM网络中未使用的TDMA信道,提供中速的数据传递。GPRS突破了GSM网只能提供电路交换的思维方式,只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换,这种改造的投入相对来说并不大,但得到的用户数据速率却相当可观。
GPS的基本功能
1、精确定时:广泛含闭应用在天文台、通信系统基站、电视台中。
2、工程施工:道路、桥梁、隧道的施工中大量采用GPS设备进行工程测量。
3、勘探测绘:野外勘探及城区规划中都有用到。
4、导航:
武器导航:全球定位系统精确制导导弹、巡航导弹。
车辆导航:车辆调度、监控系统。
船舶导航:远洋导航、港口/内河引水。
飞机导航:航线导航、进场着陆控制。
导航:卫星轨道定位。
⑻ Gps的主要功能有什么
GPS,全球定位系统是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。那么Gps的主要功能有什么呢?
1、 GPS功能可以提供车辆防盗樱纳、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥功能;
2、 GPS功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素;
3、 利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航脊郑没的系统,称为全球卫星定位系统,简称GPS。
GPS自问世以来,就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。GPS不仅是汽车的守护神,同时也是物流行丛清业管理的智多星。
⑼ 可以介绍一下GPS的知识吗现在市场上有什么种类的
概述
即全球定位系统(Global Positioning System)。简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地。
全球定位系统(GPS)是20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。
GPS全球卫星定位系统由三部分组成:空间部分———GPS星座;地面控制部分———地面监控系统; 用户设备部分———GPS 信号接收机。
◆GPS的前身
GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit),1958年研制,64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作,每天最多绕过地球13次,并且无法给出高度信息,在定位精度方面也不尽如人意。然而,子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验,并验证了由卫星系统进行定位的可行性,为GPS系统的研制埋下了铺垫。由于卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性及子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。
为此,美国海军研究实验室(NRL)提出了名为Tinmation的用12到18颗卫星组成10000km高度的全球源唯定位网计划,并于67年、69年和74年各发射了一颗试验卫星,在这些卫星上初步试验了原子钟计时系统,这是GPS系统精确定位的基础。而美国空军则提出了621-B的以每星群4到5颗卫星组成3至4个星群的计划,这些卫星中除1颗采用同步轨道外其余的都使用周期为24h的倾斜轨道 该计划以伪随机码(PRN)为基础传播卫星测距信号,其强大的功能,当信号密度低于环境噪声的1%时也能将其检测出来。伪随机码的成功运用是GPS系统得以取得成功的一个重要基础。海军的计划主要用于为舰船提供低动态的2维定位,空军的计划能供提供高动态服务,然而系统过于复杂。由于同时研制两个系统会造成巨大的费用而且这里两个计划都是为了提供全球定位而设计的,所以1973年美国国防部将2者合二为一,并由国防部牵头的卫星导航定位联合计划局(JPO)领导,还将办事机构设立在洛杉矶的空军航天处。该机构成员众多,包括美国陆军、海军、海军陆战队、交通部、国防制图局、北约和澳大利亚的代表。
构成
1。空间部分
GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS 卫星产生两组电码, 一组称为C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz) ;一组称为P 码(Procise Code 10123MHz) ,P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并带渣设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。
2。地面控制部分
地面蠢裂悄控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。
3。用户设备部分
用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。
GPS原理
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。而用户到卫星的距离则通过纪录卫星信号传播到用户所经历的时间,再将其乘以光速得到(由于大气层电离层的干扰,这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离,而是伪距(PR):当GPS卫星正常工作时,会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。GPS系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz,重复周期一毫秒,码间距1微秒,相当于300m;P码频率10.23MHz,重复周期266.4天,码间距0.1微秒,相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的,保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来,以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码;每三十秒重复一次,每小时更新一次。后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块,其中最重要的则为星历数据。当用户接受到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而,由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步,所以除了用户的三维坐标x、y、z外,还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,然后用4个方程将这4个未知数解出来。所以如果想知道接收机所处的位置,至少要能接收到4个卫星的信号。
GPS前景
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点,作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展,美国政府宣布2000年至2006年期间,在保证美国国家安全不受威胁的前提下,取消SA政策,GPS民用信号精度在全球范围内得到改善,利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米,这将进一步推动GPS技术的应用,提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量,刺激GPS市场的增长。据有关专家预测,在美国,单单是汽车GPS导航系统,2000年后的市场将达到30亿美元,而在我国,汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见,GPS技术市场的应用前景非常可观。
GPS特点
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。
GPS功用
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应用范围
主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航。例如:
1.船舶远洋导航和进港引水
2.飞机航路引导和进场降落
3.汽车自主导航
4.地面车辆跟踪和城市智能交通管理
5.紧急救生
6.个人旅游及野外探险
7.个人通讯终端(与手机,PDA,电子地图等集成一体)
1.电力,邮电,通讯等网络的时间同步
2.准确时间的授入
3.准确频率的授入
1.各种等级的大地测量,控制测量
2.道路和各种线路放样
3.水下地形测量
4.地壳形变测量,大坝和大型建筑物变形监测
5.GIS应用
6.工程机械(轮胎吊,推土机等)控制
7.精细农业
◆GPS在道路工程中的应用
GPS在道路工程中的应用,目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。随着高等级公路的迅速发展,对勘测技术提出了更高的要求,由于线路长,以知点少,因此,用常规测量手段不仅布网困难,而且难以满足高精度的要求。目前,国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网,然后用常规方法布设导线加密。实践证明,在几十公里范围内的点位误差只有2厘米左右,达到了常规方法难以实现的精度,同时也大大提前了工期。GPS技术也同样应用于特大桥梁的控制测量中。由于无需通视,可构成较强的网形,提高点位精度,同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS技术在隧道测量中也具有广泛的应用前景,GPS测量无需通视,减少了常规方法的中间环节,因此,速度快、精度高,具有明显的经济和社会效益。
◆GPS在汽车导航和交通管理中的应用
三维导航是GPS的首要功能,飞机、轮船、地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航。汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新型技术。汽车导航系统由GPS导航、自律导航、微处理机、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络、计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。
(1)车辆跟踪
利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置,并可任意放大、缩小、还原、换图;可以随目标移动,使目标始终保持在屏幕上;还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。
(2)提供出行路线规划和导航
提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要的辅助功能,它包括自动线路规划和人工线路设计。自动线路规划是由驾驶者确定起点和目的地,由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线,包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线的计算。人工线路设计是由驾驶员根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等,自动建立路线库。线路规划完毕后,显示器能够在电子地图上显示设计路线,并同时显示汽车运行路径和运行方法。
(3)信息查询
为用户提供主要物标、如旅游景点、宾馆、医院等数据库,用户能够在电子地图上显示其位置。同时,监测中心可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询,车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。
(4)话务指挥
指挥中心可以监测区域内车辆运行状况,对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话,实行管理。
(5)紧急援助
通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标,规划最优援助方案,并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。
◆GPS的其它应用
GPS除了用于导航、定位、测量外,由于GPS系统的空间卫星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息,因此,以空间卫星上的精确时钟为基础,在地面监测站的监控下,传送精确时间和频率是GPS的另一重要应用,应用该功能可进行精确时间或频率的控制,可为许多工程实验服务。此外,还可利用GPS获得气象数据,为某些实验和工程应用。
全球卫星定位系统GPS是今年以来开发的最具有开创意义的高新技术之一,其全球性、全能性、全天侯性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。在发达国家,GPS技术已经开始应用于交通运输和交通工程。目前,GPS技术在中国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步,随着中国经济的发展,高等级公路的快速修建和GPS技术的应用研究的逐步深入,其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入,并发挥更大的作用。
GPS种类
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。
◆车载GPS
当通过硬件和软件做成GPS定位终端用于车辆定位的时候,称为车载GPS,但光有定位还不行,还要把这个定位信息传到报警中心或者车载GPS持有人那里,我们称为第三方。所以GPS定位系统中还包含了GSM网络通讯(手机通讯),通过GSM网络用短信的方式把卫星定位信息发送到第三方。通过微机解读短信电文,在电子地图上显示车辆位置。这样就实现了车载GPS定位。 与此同时,在车上安装相应的探测传感器,利用车载GPS定位的GSM网络通讯功能,同样能把防盗报警信息发送到第三方,或者把这个报警电话、短信直接发送到车主手机上,完成车载GPS防盗报警。这里可以看出,车载GPS定位的GSM网络部分实际上是一个智能手机,可以和第三方互相通讯,还可以把车辆被抢,司机被劫、被绑架等信息发送到第三方。 所以说车载GPS定位是定位、防盗、防劫的。
汽车GPS导航
1)系统特色
MP3播放功能:
利用mp3播放器可以进行音乐播放,让用户在单调枯燥的旅途中得到调节和放松。可先通过网络将喜欢的音乐下载到计算机中,然后通过读卡器传到本机的MMC/SD卡中名称为“Mp3”目录下即可。
触摸屏手写输入:
提供汉字英文字母及数字的手写输入,使得查询更加便利。
在屏幕中央用笔针写字,即可在输入框内显示用户写的字,在选择框内列出系统给出的输入选项,选择要输入的字即可。
2)系统配置
操作系统: Microsoft Windows CE .Net 4.2
电子地图: 语音导航系统,大陆范围内导航
微处理器: Intel PXA255 – 300MHz
内建内存: 32MB Flash ROM + 32MB SDRAM
显示屏幕: 3.5" 半穿透式TFT显示面板,LED背光模组,分辨率240x320 16位,65K色彩显示, 支持QVGA模式
卫星导航: 内置高灵敏度GPS卫星定位模组
天线: 内置25 x25 mm卫星接收天线
按扭/开关: 电源开/关;音量控制滚轮;5个快捷操作键(设置,返回,目的地,放大,缩小);4个方向键+1个执行键(上、下、左、右、执行);硬体复位开关;系统复位开关
音效输出:支持MP3播放功能
输入输出:触控板(触碰式控制面板);输入模式(手写笔 / 手写辨识输入);内部扩充槽(SD/ MMC );喇叭(一组内建喇叭);耳机(外接式3.5mm MINI Jack);数据传输线(USB1.1同步传输)
可充电式锂电池:1100mAH可充电锂电池 ;启动GPS功能屏幕无背光可持续工作5小时;启动GPS功能屏幕中等亮度显示可持续操作3小时;待机时间长达19天
电源适配器: 输入100-240VAC 输出 5VDC,1A
工作温度: 0~55℃
附件: 256M MMC卡,车载天线,车载支架,车载吸盘,车载充电器
◆类似车载GPS
类似车载GPS终端的还有定位手机、个人定位器等。GPS卫星定位由于要通过第三方定位服务,所以要交纳不等的月/年服务费。
目前所有的GPS定位终端,都没有导航功能。因为再需要增加硬件和软件,成本提高。
我们在电视里看到的车载GPS广告,和上述的车载GPS完全是两回事。它是一种GPS导航产品,当需要导航时,首先定位,也就是导航的起点,这与真正的GPS定位是不同的,它不能把定位信息传送到第三方和持有人那里,因为导航仪中缺少手机功能。比如你把导航仪放在车里,你朋友把车借开走了,导航仪不能发信息给你,那你就无法查找车辆位置。所以导航仪是不能定位的。
你说我买的是导航手机该行了吧,你想想,你把导航手机放在车上,现在车被盗了,那个手机会自己给你或第三方打电话发短信吗?它是需要人来操作的。所以说目前的导航终端都没有定位功能。
导航终端可以导航路线,让你在陌生的地方不迷路,划出路线让你到达目的地,告诉你自己当前位置,和周边的设施等等。
中国目前在GPS应该上取得了很大的市场.其中有很多公司是导航的.但是也有在GPS行业做定位管理的。
各种GPS/GIS/GSM/GPRS车辆监控系统软件、GSM和GPRS移动智能车载终端、系统的二次开发车辆监控系统整体搭建方案.系统广泛应用于公安,医疗,消防,交通,物流等领域。该方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移动多媒体处理器硬件和由NXP与合作伙伴ALK Technologies联合开发的软件。NXP声称,该方案提供了设计师搭建一个带导航能力的低成本、多媒体功能丰富的便携式媒体播放器所需的一切,这些多媒体功能包括:MP3播放、标准和高清晰度视频播放和录制、FM收音、图像存储和游戏。NXP以其运行于PNX0190上的swGPS Personal软件来实现GPS计算,从而取代了一个GPS基带处理器,进而降低了材料清单(BOM)成本并支持现场升级。 http://ke..com/view/7773.htm
⑽ GPS有什么功能具体的功能有那些
GPS的工作原理,简单地说来,是利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理。首先我们假定卫星的位置为已知,而我们又能准确测定我们所在地点A至卫星之间的距离,那么A点一定是位于以卫星为中心、所测得距离为半径的圆球上。进一步,我们又测得点A至另一卫星的距离,则A点一定处在前后两个圆球相交的圆环上。我们还可测得与第三个卫星的距离,就可以确定A点只能是在三个圆球相交的两个点上。根据一些地理知识,可以很容易排除其轿搜中一个不合理的位置。当然也可以再芹液测量A点至另一个卫星的距离,也能精确进行定位。 以上所说,要实现精确定位,要解决两个问题:
其一是要确知卫星的准确位置;
其二是要准确测定卫星至地球上我们所在地点的距离。下面我们看看怎样来做到这点。
GPS导航示意图
怎样确知卫星的准确位置
要确知卫星所处的准确位置。首先,要通过深思熟虑,优化设计卫星运行轨道,而且,要由监测站通过各种手段,连续不断监测卫星的运行状态,适时发送控制指令,使卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历,注入卫星,且经由卫星发送给GPS接收机。正确接收每个卫星的星历,就可确知卫星的准确位置。
这个问题解决了,接下来就要解决准确测定地球上某用户至卫星的距离。卫星是远在地球上层空间,又是处在运动之中,我们不可能象在地上量东西那样用尺子来量,那么又是如何来做的呢?
如何测定卫星至用户的距离
我们过去都学过这样的公式:时间X速度=距离。我们也从物理学中知道,电波传播的速度是每秒钟三十万公里,所以我们只要知道卫星信号传到我们这里的时间,就能利用速度乘时间等于距离这个公式,来求得距离。所以,问题就归结为测定信号传播的时间。
要准确测定信号传播时间,要解决两方面的问题。一个是时间基准问题。就是说要有一个精确的时钟。就好比我们日常量一张桌子的长度,要用一把尺子。假如尺子本身就不标准,那量出来的长度就不准。另一个就是要解决测量的方法问题。
时间基准问题
GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的原子钟,并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息,同时也发送精确时间信息。GPS接收机接收此信息,使与自身的时钟同步,就可获得准确的时间。所以,GPS接收机除了能准确定位之外,还可产生精确的时间信息。
测定卫星信号传输时间的方法
为了避免采用过多的技术术语,我们先作一个不太恰当的比喻。我们在所处的地点和卫星上同时启动录音机来播放“东方红”乐曲,那么,我们应该能听到一先一后两支“东方红”的曲子(实际上,卫星上播放的曲子,我们不可能听见,只是假想嫌帆物能够听到),但一定是不合拍的。为了使两者合拍,我们延迟启动地上录音机的时间。当我们听到两支曲子合拍时,启动录音机所延迟的时间就等于曲子从卫星传送到地上的时间。当然,电波比声波速度高得多,电波也不能用耳朵来接收。所以,实际上我们播送的不是“东方红”乐曲,而是一段叫做伪随机码的二进制电码。延迟GPS接收机产生的伪随机码,使与接收到卫星传来的码字同步,测得的延迟时间就是卫星信号传到GPS接收机的时间。至此,我们也就解决了测定卫星至用户的距离。当然,上面说的都还是十分理想的情况。实际情况比上面说的要复杂得多,所以我们还要采取一些对策。例如:电波传播的速度,并不总是一个常数。在通过电离层中电离子和对流层中水气的时候,会产生一定的延迟。一般我们这可以根据监测站收集的气象数据,再利用典型的电离层和对流层模型来进行修正。还有,在电波传送到接收机天线之前,还会产生由于各种障碍物与地面折射和反射产生的多径效应。这在设计GPS接收机时,要采取相应措施。当然,这要以提高GPS接收机的成本为代价。 原子钟虽然十分精确,但也不是一点误差也没有。GPS接收机中的时钟,不可能象在卫星上那样,设置昂贵的原子钟,所以就利用测定第四颗卫星,来校准GPS接收机的时钟。我们前面提到,每测量三颗卫星可以定位一个点。利用第四颗卫星和前面三颗卫星的组合,可以测得另一些点。理想情况下,所有测得的点,都应该重合。但实际上,并不完全重合。利用这一点,反过来可以校准GPS接收机的时钟。测定距离时选用卫星的相互几何位置,对测定的误差也不同。为了精确的定位,可以多测一些卫星,选取几何位置相距较远的卫星组合,测得误差要小。在我们提到测量误差时,还有一点要提到,就是美国的SA政策。美国政府在GPS设计中,计划提供两种服务。一种为标准定位服务(SPS),利用粗码(C/A)定位,精度约为100m,提供给民用。另一种为精密定位服务(PPS),利用精码(P码)定位,精度达到10m,提供给军方和特许民间用户使用。由于多次试验表明,SPS的定位精度已高于原设计,美国政府出于对自身安全的考虑,对民用码进行了一种称为“选择可用性SA(Selective Availability)”的干扰,以确保其军用系统具有最佳的有效性。由于SA通过卫星在导航电文中随机加入了误差信息,使得民用信号C/A码的定位精度降至二维均方根误差在100米左右。
采用差分GPS技术(DGPS),可消除以上所提到大部分误差,以及由于SA所造成的干扰,从而提高卫星导航定位的总体精度,使系统误差达到10到15米之内。
GPS技术的错差
在GPS定位过程中,存在三部分误差。一部分是对每一个用户接收机所共有的,例如:卫星钟误差、星历误差、电离层误差、对流层误差等;第二部分为不能由用户测量或由校正模型来计算的传播延迟误差;第三部分为各用户接收机所固有的误差,例如内部噪声、通道延迟、多径效应等。利用差分技术第一部分误差可完全消除,第二部分误差大部分可以消除,这和基准接收机至用户接收机的距离有关。第三部分误差则无法消除,只能靠提高GPS接收机本身的技术指标。对美国SA政策带来的误差,实质上它是人为地增大前两部分误差,所以差分技术也相应克服SA政策带来的影响。
差分GPS技术消除公共误差原理
假如在距离用户500公里之内,设置一部基准接收机。它和用户接收机同时接收某一卫星的信号,那么我们可以认为信号传至两部接收机所途经电离层和对流层的情况基本是相同,故所产生的延迟也相同。由于接收同一颗卫星,故星历误差、卫星时钟误差也相同。若我们通过其它方法确知所处的三维座标(也可以用精度很高的GPS接收机来实现,其价格比一般GPS接收机高得多),那就可从测得伪距中,推算其中的误差。将此误差数据传送给用户,用户就可从测量所得的伪距中扣除误差,就能达到更精确的定位。
GPS数据处理软件是GPS用户系统的重要部分,其主要功能是对GPS接收机获取的卫星测量记录数据进行“粗加工”、“预处理”,并对处理结果进行平差计算、坐标转换及分析综合处理。解得测站的三维坐标,测体的坐标、运动速度、方向及精确时刻。
GPS定位技术是正在发展中的高新技术,数据处理技术也处在不断更新之中,各系列GPS接收机制造厂家研制的处理软件也各具特色。 全球定位系统GPS是近年来开发的最具有开创意义的高新技术之一,其全球性、全能性、全天候性的导航定位、定时、测速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。在发达国家,GPS技术已经开始应用于交通运输和道路工程之中。目前,GPS技术在我国道路工程和交通管理中的应用还刚刚起步,相信随着我国经济的发展,高等级公路的快速修建和GPS技术应用研究的逐步深入,其在道路工程中的应用也会更加广泛和深入,并发挥更大的作用。 GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络及计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能,这些功能包括: 车辆跟踪 利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置,并任意放大、缩小、还原、换图;可以随目标移动,使目标始终保持在屏幕上;还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同时跟踪。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。
提供出行路线规划和导航 提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要辅助功能,它包括自动线路规划和人工线路设计。自动线路规划是由驾驶者确定起点和目的地,由计算机软件按要求自动设计最佳行驶路线,包括最快的路线、最简单的路线、通过高速公路路段次数最少的路线等的计算。人工线路设计是由驾驶者根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等,自动建立线路库。线路规划完毕后,显示器能够在电子地图上显示设计线路,并同时显示汽车运行路径和运行方法。
信息查询 为用户提供主要物标,如旅游景点、宾馆、医院等数据库,用户能够在电子地图上根据需要进行查询。查询资料可以文字、语言及图象的形式显示,并在电子地图上显示其位置。同时,监测中心可以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询,车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。
(4)话务指挥
指挥中心可以监测区域内车辆运行状况,对被监控车辆进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话,实行管理。
(5)紧急援助
通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和报警目标,规划最优援助方案,并以报警声光提醒值班人员进行应急处理。
GPS技术在汽车导航和交通管理工程中的研究与应用目前在中国刚刚起步,而国外在这方面的研究早已开始并已取得了一定的成果。加拿大卡尔加里大学设计了一种动态定位系统,该系统包括一台捷联式惯性系统,两台GPS接收机和一台微机,可测定已有道路的线形参数,为道路管理系统服务。美国研制了应用于城市的道路交通管理系统,该系统利用GPS和GIS建立道路数据库,在数据库中包含有各种现时的数据资料,如道路的准确位置、路面状况、沿路设施等,该系统于1995年正式运行,为城市道路交通管理起到重要作用。近些年来国外研制了各种用于车辆诱导的系统,其中车辆位置的实时确定以往主要依据惯性测量系统以及车轮传感器,随着GPS的发展和所显示出的优越性,有取代前两种方法的趋势。用于城市车辆诱导的GPS定位一般是在城市中设立一个基准站,车载GPS实时接收 基准站发射的信息,经过差分处理便可计算出实时位置,把目前所处位置与所要到达的目标在道路网中进行优化计算,便可在道路电子地图上显示出到达目标的最优化路线,为公安、消防、抢修、急救等车辆服务。