GPS的認(rèn)識(shí)

GPS全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System - GPS ），是美國(guó)從本世紀(jì)70 年代開(kāi)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)行全方位即時(shí)三維導(dǎo)航與定位能力的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng)，目前全球有2 套GPS 全球定位系統(tǒng)人造衛(wèi)星，美國(guó)及俄羅斯擁有，全球大多數(shù)用戶都是使用美國(guó)的系統(tǒng)。

 GPS的組成
整個(gè)系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機(jī)三大部分組成。

（1）空間部分：使用24顆高度約2.02 萬(wàn)千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 21 3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運(yùn)行周期約為11小時(shí)58分，分布在六個(gè)軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度，提供全球全天候，每秒一次，持續(xù)不斷的定位訊號(hào)。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時(shí)間都可觀測(cè)到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時(shí)間上連續(xù)的全球?qū)Ш侥芰Α?/span>

（2）地面監(jiān)控部分：包括一個(gè)主控制站，三個(gè)地面天線、五個(gè)監(jiān)視站及通訊輔助系統(tǒng)(資料傳輸)。監(jiān)視站的主要任務(wù)是取得衛(wèi)星觀測(cè)資料并將這些資料傳送至主控制站。五個(gè)監(jiān)視站均勻分布在全球各地，主控制站設(shè)在范登堡空軍基地，它對(duì)地面監(jiān)控部分實(shí)行全面控制。主控站主要任務(wù)是收集各監(jiān)控站對(duì)GPS衛(wèi)星的全部觀測(cè)資料，利用這些資料計(jì)算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值, 并且將所得結(jié)果匯集成導(dǎo)航資訊先傳遞到地面天線處，再由地面天線傳回到各衛(wèi)星上，用以更新衛(wèi)星內(nèi)之資料。每個(gè)監(jiān)視站均有一個(gè)GPS雙頻接收機(jī)、標(biāo)準(zhǔn)原子鐘、感測(cè)器及資料處理機(jī)，且其座標(biāo)均經(jīng)過(guò)美國(guó)國(guó)防部制圖局精密測(cè)量而得。地面天線利用S頻道之無(wú)線電波傳送資料到衛(wèi)星。正常情形下每隔8小時(shí)就會(huì)傳一次資料回到衛(wèi)星上。

（3）用戶接收機(jī)部分：追蹤所有的GPS衛(wèi)星，并即時(shí)地計(jì)算出接收機(jī)所在位置的座標(biāo)、移動(dòng)速度及時(shí)間，GARMINGPS 即屬于此部份。我們一般民間所能擁有及應(yīng)用的，就是第三部份。

GPS使用環(huán)境限制

正確使用GPS 接收器，可以減少接收干擾，例如GPS 不能在室內(nèi)、停車(chē)場(chǎng)、天橋底應(yīng)用，因?yàn)楦静荒苁盏叫l(wèi)星直射的訊號(hào)。在汽車(chē)內(nèi)，應(yīng)使用有長(zhǎng)天線的GPS，并把天線用磁石置在汽車(chē)外，不應(yīng)使用沒(méi)有延長(zhǎng)天線的型號(hào)。還有在高架橋路段，因?yàn)闃蛳聲?huì)被路橋遮住，所以會(huì)常收不到訊號(hào)；或在樹(shù)木密集、四面環(huán)山及隧道中，皆會(huì)因被擋住而收不到衛(wèi)星訊號(hào)。

GPS定位原理

每個(gè)太空衛(wèi)星在運(yùn)行時(shí)，任一時(shí)刻都有一個(gè)座標(biāo)值來(lái)代表其位置所在（已知值），接收機(jī)所在的位置座標(biāo)為未知值，而太空衛(wèi)星的資訊在傳送過(guò)程中，所需耗費(fèi)的時(shí)間，可經(jīng)由比對(duì)衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)內(nèi)的時(shí)鐘計(jì)算之，將此時(shí)間差值乘以電波傳送速度（一般定為光速），就可計(jì)算出太空衛(wèi)星與使用者接收機(jī)間的距離，如此就可依三角向量關(guān)系來(lái)列出一個(gè)相關(guān)的方程式。

一般我們使用的接收機(jī)就是依上述原理來(lái)計(jì)算出所在位置的座標(biāo)資料，每接收到一顆衛(wèi)星就可列出一個(gè)相關(guān)的方程式，因此在至少收到三衛(wèi)星后，即可計(jì)算出平面座標(biāo)（經(jīng)緯度）值，收到四顆則加上高程值，五顆以上更可提高準(zhǔn)確度，這就是GPS的基本定位原理。一般來(lái)說(shuō)，使用者接收機(jī)每一秒鐘的座標(biāo)資料都是最新的，也就是說(shuō)接收機(jī)會(huì)自動(dòng)不斷地接收衛(wèi)星訊息，并即時(shí)地計(jì)算其所在位置的座標(biāo)資料，因此GPS就可以通過(guò)這個(gè)原理電腦車(chē)輛的移動(dòng)方向和速度了。