㈠ 試述GPS定位原理、組成
GPS定位原理
GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據,採用空間距離後方交會的方法,確定待測點的位置。如圖所示,假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機,可以測定GPS信號到達接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式)
所謂雙模式定位,就是GPS衛星信號定位加上無線網路(比如中國移動基站定位)定位相結合的方式定位。
GPS的整個系統由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成:
空間部分(太空部分)
GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成,這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座,其中21顆為可用於導航的衛星,3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恆星時。每顆GPS工作衛星都發出用於導航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。
控制部分
GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成,根據其作用的不同,這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站有一個,位於美國克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地,它的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據,計算出衛星的星歷和衛星鍾的改正參數等,並將這些數據通過注入站注入到衛星中去;同時,它還對衛星進行控制,向衛星發布指令,當工作衛星出現故障時,調度備用衛星,替代失效的工作衛星工作;另外,主控站也具有監控站的功能。監控站有五個,除了主控站外,其它四個分別位於夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),監控站的作用是接收衛星信號,監測衛星的工作狀態;注入站有三個,它們分別位於阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),注入站的作用是將主控站計算出的衛星星歷和衛星鍾的改正數等注入到衛星中去。
用戶部分(地面接收)
GPS的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟體及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信號,利用這些信號進行導航定位等工作。 以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS系統。
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㈡ GPS怎麼定位的定位原理 通俗點
GPS模塊定位原理
24顆GPS衛星在離地面1萬2千公里的高空上,以12小時的周期環繞地球運行,使得在任意時刻,在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。
由於衛星的位置精確可知,在GPS觀測中,衛星到接收機的距離,利用三維坐標中的距離公式,利用3顆衛星,就可以組成3個方程式,解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛星的時鍾與接收機時鍾之間的誤差,實際上有4個未知數,X、Y、Z和鍾差,因而需要引入第4顆衛星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經緯度和高程。
事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星,這時,接收機可按衛星的星座分布分成若干組,每組4顆,然後通過演算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。
由於衛星運行軌道、衛星時鍾存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,使得民用GPS的定位精度只有10米。為提高定位精度,普遍採用差分GPS(DGPS)技術,建立基準站(差分台)進行GPS觀測,利用已知的基準站精確坐標,與觀測值進行比較,從而得出一修正數,並對外發布。接收機收到該修正數後,與自身的觀測值進行比較,消去大部分誤差,得到一個比較准確的位置。實驗表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。
什麼是GPS模塊
GPS 模塊就是GPS信號接收器,它是一個可以用無線藍牙或有線方式與電腦或手機連接,將它接收到的GPS信號傳遞給電腦或手機中的GPS軟體進行處理。我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分,它像「收音機」一樣接收、解調衛星的廣播C/A碼信號,中以頻率為1575.42MHz。GPS模塊並不播發信號,屬於被動定位。
GPS模塊的應用關鍵在於串口通信協議的制定,也就是模塊的相關輸入輸出協議格式。它主要包括數據類型與信息格式,其中數據類型主要有二進制信息和NMEA全國海洋電子協會數據信息。這兩類信息可以通過串口與GPS接收機進行通信。
GPS模塊通過運算與每個衛星的偽距離,採用距離交會法求出接收機的得出經度、緯度、高度和時間修正量這四個參數,特點是點位速度快,但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛星參與計算,稱為3D定位,3顆衛星即可實現2D定位,但精度不佳。GPS模塊通過串列通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息,供接收者選擇應用。
㈢ GPS定位原理詳解
GPS的工作原理:通過天空上的24顆衛星接受信號,然後通過GPS特定的通道傳輸到GPS上,我們所見到的GPS都是只能接收信號,正常的定位要求是3顆星定位,5顆星導航。
更詳細的看:GPS的基本工作原理:http://www.yesky.com/20010418/171360.shtml
利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知,而我們又能准確測定我們所在地點A至衛星之間的距離,那麼A點一定是位於以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步,我們又測得點A至另一衛星的距離,則A點一定處在前後兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離,就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識,可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離,也能精確進行定位。
㈣ 怎麼自己架設GPS定位器服務平台
GPSBD提供對外部署,可自己架設伺服器,系統集成近百種GPS行業車機通信協議,部署後直接使用
GPSBD通用系統已經集成的核心服務功能如下
實時定位,能實時展示各類智能終端的實時位置
歷史軌跡,能記錄智能終端行駛過的軌跡路線以及停留地點和時間
指令下發,能通過系統給智能終端下發指令執行一些特定的操作
報警提醒,智能終端產生的各類報警信號能實時展示,震動報警,斷電報警,位移報警等等
電子圍欄,可以在系統上規劃一片區域可以是圓形,多邊形,線性,行政區等;以該區域設置為電子圍欄,然後跟對應的智能終端進行關聯,這樣終端離開這個區域和回來這個區域,以及在這個區域內停留的時間等都可以記錄下來!
統計報表,可以對智能終端的數據進行匯總,生成統計報表如:里程報警 速度曲線圖 停留報表 報警報表等
系統系統支持多地圖【高德 谷歌 網路 天地圖 必應 yandx等可快速接入其他地圖】
系統支持多語言架構 可快速添加任意國家語言
系統擁有完善的角色許可權控制,可精確控制到每一個按鈕的許可權,方便開發者快速應用多賬號多角色不同許可權控制場景
系統擁有優秀的緩存處理機制
系統集成自定義地圖圖層功能,可開發地圖不詳細採用客戶提供地圖等方式比如 新建工地,大型工廠內部地圖等應用場景
系統集成豐富的POI興趣點服務,可方便快速開發一些需要在地圖進行標注地點的應用場景
系統集成超速報警功能,道路限速功能,電子圍欄限速功能等!
系統集成近百種GPS行業智能定位終端協議
油耗感測器--可用於開發物流行業油耗監控服務系統
溫度感測器--可用於開發冷鏈運輸行業溫度監控系統
正反轉感測器--可用戶開發混凝土行業車輛監控系統
壓力感測器--可用於開發渣土車行業監控管理系統
拍照服務--可用於開發駕駛行為管理行業系統
RFID感測器--可用戶校車打卡,人員考勤行業監控系統
㈤ gps定位的基本原理
24顆GPS衛星在離地面2萬200千米的高空上,以12小時的周期環繞地球運行,使得在任意時刻,在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛星。
由於衛星的位置精確可知,在GPS觀測中,我們可得到衛星到接收機的距離,利用三維坐標中的距離公式,利用3顆衛星,就可以組成3個方程式,解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛星的時鍾與接收機時鍾之間的誤差,實際上有4個未知數,X、Y、Z和鍾差,因而需要引入第4顆衛星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經緯度和高程。
事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星,這時,接收機可按衛星的星座分布分成若干組,每組4顆,然後通過演算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。
由於衛星運行軌道、衛星時鍾存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,以及人為的SA保護政策(2000年5月1日取消),使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度,普遍採用差分GPS(DGPS)技術,建立基準站 (差分台)進行GPS觀測,利用已知的基準站精確坐標,與觀測值進行比較,從而得出一修正數,並對外發布。接收機收到該修正數後,與自身的觀測值進行比較,消去大部分誤差,得到一個比較准確的位置。實驗表明,利用差GPS,定位精度可提高到5米。
㈥ GPS定位原理
GPS(Global Positioning System)即全球定位系統,是由美國建立的一個衛星導航定位系統,利用該系統,用戶可以在全球范圍內實現全天候、連續、實時的三維導航定位和測速;另外,利用該系統,用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位。
現實生活中,GPS定位主要用於對移動的人、寵物、車及設備進行遠程實時定位監控的一門技術。GPS定位是結合了GPS技術、無線通信技術(GSM/GPRS/CDMA)、圖像處理技術及GIS技術的定位技術,主要可實現如下功能:
1.跟蹤定位
監控中心能全天侯24小時監控所有被控車輛的實時位置、行駛方向、行駛速度,以便最及時的掌握車輛的狀況。
2.軌跡回放
監控中心能隨時回放近60天內的自定義時段車輛歷史行程、軌跡記錄。(根據情況,可選配軌跡DVD刻錄服務)
3.報警(報告)
3.1,超速報警:車輛行駛速度超出監控中心預設的速度時,及時上報監控中心
3.2,區域報警(電子圍欄):監控中心設定區域范圍,車輛超出或駛入預設的區域會向監控調度中心給出相應的報警
3.3,停車報告:調度中心可對車輛的歷史停車記錄以文字形式生成報表,其中描述車輛的停車地點、時間和開車時間等信息,並可對其進行列印。
3.4,應急報警: 一旦遇有緊急險情(如遭劫等),請馬上按動應急報警按鈕,向監管中心報警,監管中心即刻會知道您處於緊急狀態以及您所在的位置。經核實後,進入警情處置程序,助您脫險。(註:一旦應急報警按鈕啟動,此設備會立即關閉通話功能,但簡訊功能正常)
3.5,欠壓報警,當汽車電瓶電壓過低時,車載主機會自動向監控中心報警,由監控中心值班員提醒用戶及時給車輛充電。
3.6,剪線報警,車輛主電瓶被破壞後或不能供電時,內置備用電池可維持產品繼續工作,並向監控中心發送剪線報警。
4.地圖製作功能
根據查看需要,客戶可以添加修改自定義地圖線路,以更好服務企業運行
5.里程統計
系統利用GPS車載終端的行駛記錄功能和GIS地理系統原理對車輛進行行駛里程統計,並可生成報表且可列印。
6.車輛信息管理
方便易用的管理平台,提供了車輛、駕駛人員、車輛圖片等信息的設定,以方便調度人員的工作。
7.簡訊通知功能
將被控車輛的各種報警或狀態信息在必要時發送到管理者手機上,以便隨時隨地掌握車輛重要狀態信息。
8.車輛遠程式控制制
監控中心可隨時對車輛進行遠程斷油斷電,鎖車功能。
9.車載電話
車載電話可以象普通手機一樣拔打電話,調度中心可對此電話進行遠程許可權設置,即呼入限制、呼出限制、只能呼叫指定的若干電話號碼。
10.油耗檢測
實時監控車輛的油耗變化,並生成歷史時段油量變化報表或油量曲線圖,進而直觀反映出油量的正常消耗與非正常消耗及加油數量不足等現象,達到油耗高水平管理,杜絕不良事件的發生。(需搭配油量感測器)
11.車輛調度
調度人員確定調度車輛或者在地圖上畫定調度范圍,GPS系統自動向車輛或者畫定范圍內的所有車輛發出調度命令,被調度車輛及時回應調度中心,以確定調度命令的執行情況。GPS系統還可對每輛車成功調度次數進行月統計。 智能自檢 車載終端可以進行自我診斷,一旦發生故障,就會向中心發出故障通知,方便工作人員維修,確保設備正常工作。
GPS計劃始於1973年 ,已於1994年進入完全運行狀態。GPS的整個系統由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成:
空間部分(太空部分)
GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成,這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座,其中21顆為可用於導航的衛星,3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恆星時。每顆GPS工作衛星都發出用於導航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。
控制部分
GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成,根據其作用的不同,這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站有一個,位於美國克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地,它的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據,計算出衛星的星歷和衛星鍾的改正參數等,並將這些數據通過注入站注入到衛星中去;同時,它還對衛星進行控制,向衛星發布指令,當工作衛星出現故障時,調度備用衛星,替代失效的工作衛星工作;另外,主控站也具有監控站的功能。監控站有五個,除了主控站外,其它四個分別位於夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),監控站的作用是接收衛星信號,監測衛星的工作狀態;注入站有三個,它們分別位於阿松森群島(Ascencion)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein),注入站的作用是將主控站計算出的衛星星歷和衛星鍾的改正數等注入到衛星中去。
用戶部分(地面接收)
GPS的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟體及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信號,利用這些信號進行導航定位等工作。 以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS系統。 GPS的信號
GPS衛星發射兩種頻率的載波信號,即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波,它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍,它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號,這些信號主要有:
C/A碼
C/A碼又被稱為粗捕獲碼,它被調制在L1載波上,是1MHz的偽隨機雜訊碼(PRN碼),其碼長為1023位(周期為1ms)。由於每顆衛星的C/A碼都不一樣,因此,我們經常用它們的PRN號來區分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信號。
P碼
P碼又被稱為精碼,它被調制在L1和L2載波上,是10MHz的偽隨機雜訊碼,其周期為七天。在實施AS時,P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼,此時,一般用戶無法利用P碼來進行導航定位。
Y碼
見P碼。
導航信息
導航信息被調制在L1載波上,其信號頻率為50Hz,包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鍾改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置,導航信息也被稱為廣播星歷。
SPS和PPS是GPS系統針對不同用戶提供兩種不同類型的服務。一種是標準定位服務(SPSStandard Positioning Service),另一種是精密定位服務(PPSPrecision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務分別由兩種不同的子系統提供,標準定位服務由標準定位子系統(SPSStandard Positioning System)提供,精密定位服務則由精密定位子系統(PPSPrecision Positioning System)提供。
SPS主要面向全世界的民用用戶。
PPS主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶。
在GPS定位中,經常採用下列觀測值中的一種或幾種進行數據處理,以確定出待定點的坐標或待定點之間的基線向量:
L1載波相位觀測值
L2載波相位觀測值(半波或全波)
調制在L1上的C/A碼偽距
調制在L1上的P碼偽距
調制在L2上的P碼偽距
L1上的多普勒頻移
L2上的多普勒頻移
實際上,在進行GPS定位時,除了大量地使用上面的觀測值進行數據處理以外,還經常使用由上面的觀測值通過某些組合而形成的一些特殊觀測值,如寬巷觀測值(Wide-Lane)、窄巷觀測值(Narrow-Lane)、消除電離層延遲的觀測值(Ion-Free)來進行數據處理。 GPS的誤差
我們在利用GPS進行定位時,會受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類:
人為
美國政府從其國家利益出發,通過降低廣播星歷精度( 技術)、在GPS基準信號中加入高頻抖動( 技術)等方法,人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度。
衛星星歷誤差
在進行GPS定位時,計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星歷[7]提供的,但不論採用哪種類型的星歷,所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異,這就是所謂的星歷誤差。
衛星鍾差
衛星鍾差是GPS衛星上所安裝的原子鍾的鍾面時與GPS標准時間之間的誤差。
衛星信號發射天線相位中心偏差
衛星信號發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信號發射天線的標稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。 GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據,採用空間距離後方交會的方法,確定待測點的位置。如圖所示,假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機,可以測定GPS信號到達接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式:上述四個方程式中待測點坐標x、 y、 z 和Vto為未知參數,其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。
△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的信號到達接收機所經歷的時間。
c為GPS信號的傳播速度(即光速)。
四個方程式中各個參數意義如下:
x、y、z 為待測點坐標的空間直角坐標。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐標,
可由衛星導航電文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鍾的鍾差,由衛星星歷提供。
Vto為接收機的鍾差。
由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z 和接收機的鍾差Vto 。
事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星,這時,接收機可按衛星的星座分布分成若干組,每組4顆,然後通過演算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。
由於衛星運行軌道、衛星時鍾存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,以及人為的SA保護政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度,普遍採用差分GPS(DGPS)技術,建立基準站(差分台)進行GPS觀測,利用已知的基準站精確坐標,與觀測值進行比較,從而得出一修正數,並對外發布。接收機收到該修正數後,與自身的觀測值進行比較,消去大部分誤差,得到一個比較准確的位置。實驗表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。
車用導航系統主要由導航主機和導航顯示終端兩部分構成。內置的GPS天線會接收到來自環繞地球的24顆GPS衛星中的至少3顆所傳遞的數據信息,由此測定汽車當前所處的位置。導航主機通過GPS衛星信號確定的位置坐標與電子地圖數據相匹配,便可確定汽車在電子地圖中的准確位置。
在此基礎上,將會實現行車導航、路線推薦、信息查詢、播放AV/TV等多種功能。駕駛者只須通過觀看顯示器上的畫面、收聽語音提示,操縱手中的遙控器即可實現上述功能,從而輕松自如地駕車。
㈦ GPS定位的基本原理是什麼
GPS系統定位的基本原理是利用測距交會確定點位。一顆衛星信號傳播到接收機的時間只能決定該衛星到接收機的距離, 但並不能確定接收機相對於衛星的方向,在三維空間中,GPS接收機的可 能位置構成一個球面;
當測到兩顆衛星的距離時,接收機的可能位置被確 定於兩個球面相交構成的圓上;當得到第三顆衛星的距離後,球面與圓相 交得到兩個可能的點;第四顆衛星用於確定接收機的准確位置。因此,如 果接收機能夠得到四顆GPS衛星的信號,就可以進行定位;當接收到信號 的衛星數目多於四個時,可以優選四顆衛星計算位置。
(7)gps定位緩存機制文檔擴展閱讀:
GPS全球定位系統採用多星高軌測距體制,以距離作為基本觀測量,通過對4顆衛星同時進行偽距測量,即可推算出接收機的位置。由於測距可在極短的時間內完成,即定位是在極短的時間內完成的,故可用於動態用戶。
現代測距實質上是使用無線電信號測量其傳播時間來推算距離。可以測量往返傳播延遲,也可以測量單程傳播延遲。往返傳播測距即主動測距,要求衛星與用戶均具備收發能力。對用戶來說,這不僅大大增加了儀器的復雜程度,而且從隱蔽性來看也是十分不利的,因為發射信號易造成暴露。單程測距(即被動測距)則在很大程度上避免了上述的缺點。
但單程測距要求衛星與用戶接收機的時鍾同步。如果兩個時鍾不同步,那麼在所測量的傳播延時時間中,除了因衛星至用戶接收機之間距離所引起的傳播延遲之外,還包含了兩個時鍾的鍾差。要達到衛星與用戶時鍾同步,在實際工作中很難做到,但可通過適當方法解決。
㈧ GPS定位的原理是什麼
GPS定位系統工作原理是由地面主控站收集各監測站的觀測資料和氣象信息,計算各衛星的星歷表及衛星鍾改正數,按規定的格式編輯導航電文,通過地面上的注入站向GPS衛星注入這些信息。測量定位時,用戶可以利用接收機的儲存星歷得到各個衛星的粗略位置。根據這些數據和自身位置,由計算機選擇衛星與用戶聯線之間張角較大的四顆衛星作為觀測對象。觀測時,接收機利用碼發生器生成的信息與衛星接收的信號進行相關處理,並根據導航電文的時間標和子幀計數測量用戶和衛星之間的偽距。將修正後的偽距及輸入的初始數據及四顆衛星的觀測值列出3個觀測方程式,即可解出接收機的位置,並轉換所需要的坐標系統,以達到定位目的。 簡單來說GPS定位系統是靠你的車載終端中內置一張手機卡,通過手機信號傳輸到後台,來實現定位,GPS終端就是這個後台,可以幫你實現一鍵導航、後台服務、等各種人性服務。
㈨ GPS定位的原理
GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據,採用空間距離後方交會的方法,確定待測點的位置。如圖所示,假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機,可以測定GPS信號到達接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式: 上述四個方程式中待測點坐標x、 y、 z 和Vto為未知參數,其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。
△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的信號到達接收機所經歷的時間。
c為GPS信號的傳播速度(即光速)。
四個方程式中各個參數意義如下:
x、y、z 為待測點坐標的空間直角坐標。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐標,
可由衛星導航電文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鍾的鍾差,由衛星星歷提供。
Vto為接收機的鍾差。
由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z 和接收機的鍾差Vto 。
GPS的信號
GPS衛星發射兩種頻率的載波信號,即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波,它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍,它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調制著多種信號,這些信號主要有:
C/A碼
C/A碼又被稱為粗捕獲碼,它被調制在L1載波上,是1MHz的偽隨機雜訊碼(PRN碼),其碼長為1023位(周期為1ms)。由於每顆衛星的C/A碼都不一樣,因此,我們經常用它們的PRN號來區分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信號。
P碼
P碼又被稱為精碼,它被調制在L1和L2載波上,是10MHz的偽隨機雜訊碼,其周期為七天。在實施AS時,P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼,此時,一般用戶無法利用P碼來進行導航定位。
Y碼
見P碼。
導航信息
導航信息被調制在L1載波上,其信號頻率為50Hz,包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鍾改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置,導航信息也被稱為廣播星歷。
SPS和PPS是GPS系統針對不同用戶提供兩種不同類型的服務。一種是標準定位服務(SPSStandard Positioning Service),另一種是精密定位服務(PPSPrecision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務分別由兩種不同的子系統提供,標準定位服務由標準定位子系統(SPSStandard Positioning System)提供,精密定位服務則由精密定位子系統(PPSPrecision Positioning System)提供。
㈩ GPS的定位原理
完整的GPS包括三部分 1.空間部分 GPS的空間部分是由24顆衛星組成(21顆工作衛星,3顆備用衛星),它位於距地表20200km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°。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,並能在衛星中預存的導航信息。GPS的衛星因為大氣摩擦等問題,隨著時間的推移,導航精度會逐漸降低。 2. 地面控制系統 地面控制系統由監測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位於美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息,並計算衛星星歷、相對距離,大氣校正等數據。 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,並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後,就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。接收機硬體和機內軟體以及GPS 數據的後處理軟體包構成完整的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。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在於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。關機後,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,便於野外觀測使用。其次則為使用者接收器,現有單頻與雙頻兩種,但由於價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。 我們通常所說的GPS往往僅只用戶設備部分,它通過接受天空不同位置的三顆以上的衛星信號,測定手持機所在的位置,簡單來說是利用了數學上三條線確定一個點的原理。