GPS

GPS

全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美军70年代初在“子午仪卫星导航定位”技术上发展而起的具有全球性、全能性（陆地、海洋、航空与航天）、全天候性优势的导航定位、定时、测速系统。

GPS由三大子系统构成：空间卫星系统、地面监控系统、用户接收系统。

GPS，始于上世纪70年代，字面意思即全球卫星定位系统。它是由美国国防部耗资120亿美元建成的军事系统，在其设计和诞生之初主要都是用于军事目的。整套系统由24颗Navstar卫星构成，而每颗Navstar卫星体积都超过了重型卡车，重约1900磅，它们一直处于11000英里高的地球同步轨道上围绕地球旋转。系统是由洛克威尔公司制造并由美国空军操纵，1993年也就是五角大楼构思GPS系统的20年后这个系统终于建成了。

和任何新技术一样，由于先进的GPS系统很有可能帮助恐怖分子、敌对势力，在进步的同时也带来了一系列的危机。然而历史的发展是决不会以某个个人或政府的意志为转移的。五角大楼受到制造公司的压力，他们瞄准了这个潜在的庞大市场，最后同意将GPS系统用于商业领域。但是，作为妥协，五角大楼制定了一个被称为选择性使用原则，即GPS系统中播出的最精确的信号将严格保留给军方和其他有权使用的用户。现在，GPS卫星发射两种信号：民用信号的精度达到100英尺以内，第二种信号只有军方才能解码，其精度在60英尺以内。五角大楼还保留了随时对民用信号加载误差从而使信号精度降低到300英尺的范围内的权利。

1996年3月，就在整个系统完成的3年后。白宫宣布每个人都将可以使用更高精度水平的GPS系统，降低民用GPS信号的做法将在十年内逐步取消。白宫还重申了政府对于为和平的民用、商业和科学事业提供全球范围免费的GPS系统服务所做出的承诺。

2000年美国取消了对GPS卫星民用信道的SA干扰信号，民用GPS的定位精度达到平均6.2米的实用化水平，从而掀起GPS产业和应用热潮。

空间卫星系统由均匀分布在6个轨道平面上的24颗高轨道工作卫星构成，各轨道平面相对于赤道平面的倾角为55度，轨道平面间距60度。在每一轨道平面内，各卫星升交角距差90度，任一轨道上的卫星比西边相邻轨道上的相应卫星超前30度。事实上，空间卫星系统的卫星数量要超过24颗，以便及时更换老化或损坏的卫星，保障系统正常工作。该卫星系统能够保证在地球的任一地点向使用者提供4颗以上可视卫星。

空间系统的每颗卫星每12小时（恒星时）沿近圆形轨道绕地球一周，由星载高精度原子钟（基频F=10.23MHZ）控制无 线电发射机在“低噪音窗口”（无线电窗口中，2 至8区间的频区天线噪声最低的一段是空间遥测及射电干涉测量优先选用频段）附近发射L1、L2两种载波，向全球的用户接收系统连续地播发GPS导航信号。 GPS工作卫星组网保障全球任一时刻、任一地点都可对4颗以上的卫星进行观测（最多可达11颗），实现连续、实时地导航和定位。

GPS卫星向广大用户发送的导航电文是一种不归零的二进制数据码D（t），码率fd=50HZ。为了节省卫星的电 能、增强GPS信号的抗干扰性、保密性，实现遥远的卫星通讯，G PS卫星采用伪噪声码对D码作二级调制，即先将D码调制成伪噪声码（P码和C/A码），再将上述两噪声码调制在L1、L2两载波上，形成向用户发射的 GPS射电信号。因此，GPS信号包括两种载波（L1、L2）和 两种伪噪声码（P码、C/A码）。这四种GPS信号的频率皆源于10.23MHZ（星载原子钟的基频）的基准频率。基准频率与各信号频率之间存在一定的比 例。其中，P码为精确码，美国为了自身的利益，只供美国军方、政府机关以及得到美国政府批准的民用用户使用，C/A码为粗码，其定位和时间精度均低于P 码，目前，全世界的民用客户均可不受限制地免费使用。

GPS卫星接收机的基本结构是天线单元和接收单元两部分。天线单元的主要作用是：当GPS卫星从地平线上升起时，能捕获、 跟踪卫星，接收放大GPS信号。接收单元的主要作用是：记录GPS信号并对信号进行解调和滤波处理，还原出GPS卫星发送的导航电文，解求信号在站星间的 传播时间和载波相位差，实时地获得导航定位数据或采用测后处理的方式，获得定位、测速、定时等数据。

民用GPS可以在1575.42MHz的单一频点上免费接收来自太空24颗GPS卫星的广播信号(C/A码)。在没有遮挡的开阔地上，根据经纬度、海拔和 时间不同(即星历不同)，最多可以同时收到8～12颗卫星的GPS信号。如果天空被建筑物、树木等遮挡，就不能同时收到如此多的卫星信号。一般在大城市中 只能稳定收到4～8颗卫星的GPS信号，高楼林立的都市“天井”中甚至可能接收不到信号。

当 能够同时接收到来自3颗以上卫星的GPS信号时，GPS接收机就可以确定经纬度坐标(ddd.mm.ss, 度.分.秒)。结合电子地图，您就可以知道自己身处何方了。如果能接收到4颗以上卫星的GPS信号,GPS接收机可以测算出海拔高度。当能够接收5～7颗 星，误差范围一般情况可以达到6.2m左右。GPS定位信息一般每秒钟更新一次，通过计算单位时间内GPS定位坐标的变化，GPS还可以计算运动速度。

参见：[URL=http://www.mapopen.com/issue/show_3.htm]全球定位系统GPS简介[/URL]

GPS技术在导航仪中的应用举例

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Ahada（艾航达）――专注于发展先进的GPS卫星导航便携式设备供应商，公司产品线涉及便携式导航、GPS手机导航及个人手持导航装置等全系列GPS便携产品。

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产品核心功能：

1) 地图查询

◎可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置。

◎可以记录你常要去的地方的位置信息，并保留下来，也和可以和别人共享这些位置信息。

◎模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站，宾馆、取款机等信息，

2) 路线规划

◎GPS 导航系统会根据你设定的起始点和目的地，自动规划一条线路。

◎规划线路可以设定是否要经过某些途径点。

◎规划线路可以设定是否避开高速等功能。

3) 自动导航

◎语音导航：

用语音提前向驾驶者提供路口转向，导航系统状况等行车信息，就像一个懂路的向导告诉你如何驾车去目的地一样。导航中最重要的一个功能，使你无需观看操作终端，通过语音提示就可以安全到达目的地。

◎画面导航：

在操作终端上，会显示地图，以及车子现在的位置，行车速度，目的地的距离，规划的路线提示，路口转向提示的行车信息。

◎重新规划线路：

当你没有按规划的线路行驶，或者走错路口时候，GPS 导航系统会根据你现在的位置，为你重新规划一条新的到达目的地的线路。

详细产品规格可登录“艾航达”官方网站 http://www.ahadanav.com/

参考资料：艾航达官方网站 http://www.ahadanav.com/