什麼是GPS？
什麼是GPS？
发布日期：2020-06-23 13:00
GPS
即全球定位系統（Global Positioning System），它是一個中距離圓形軌道衛星定位系統，可以為地球表面絕大部分地區提供準確的定位和高精度的時間基準。該系統是通過太空中的24顆GPS衛星來完成的。最少需要其中3顆衛星，就能迅速確定您在地球上的位置。所能接收到的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。
全球定位系統由三部分構成：
(1) 地面控制部分，由主控站(負責管理、協調整個地面控制系統的 工作)、地面天線(在主控站的控制下，向衛星注入尋電文)、
監測站(資料自動收集中心)和通訊輔助系統(資料傳輸)組成；
(2) 空間部分，由24顆衛星組成，分佈在6個道平面上；
(3) 使用者裝置部分， 主要由GPS接收機和衛星天線組成。
全球定位系統的主要特點：
(1)全天候；(2) 全球覆蓋；(3)三維定速定時高精度；(4)快速省時高效率：(5)應用廣泛多功能。
全球定位系統的主要用途：
(1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、
市政規劃控制等；
(2)海洋應用，包括遠洋船最佳航程航線測定、船隻即時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平臺定位、
海平面升降監測等；
(3)航空航太應用，包括飛機導航、航空遙 感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。
經過20餘年的實踐證明，GPS系統是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。 GPS技術已經發展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業。
GPS原理
24顆GPS衛星在離地面1萬2千公里的高空上，以12小時的週期環繞地球運行，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，利用三維座標中的距離公式，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)。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，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佈分成若干組，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、衛星時鐘存在誤差，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座標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發佈。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，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
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，利用三維座標中的距離公式，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)。考慮到衛星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差，實際上有4個未知數，X、Y、Z和鐘差，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佈分成若干組，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、衛星時鐘存在誤差，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座標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發佈。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，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
分享到：