GPS系统范文10篇

GPS系统范文篇1

关键词：GPS误差精度卫星星历电离层对流层

一、GPS定位技术

GPS全球卫星定位系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。它已成为美国导航技术现代化的最重要标志,并被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中,它都被作为一项非常重要的技术手段，用于导航、定时、定位和进行大气物理研究等。GPS的主要特点有：

（1）全球覆盖连续导航定位:由于GPS有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。

（2）高精度三维定位:GPS能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。GPS提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。

（3）抗干扰性能好、保密性强;GPS采用数字通讯的特殊编码技术,即伪噪声码技术,因而具有良好的抗干扰性和保密性。

二、GPS定位的误差来源分析

GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标。因此，对于GPS卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS测量产生误差。主要误差来源可分为:与GPS卫星有关的误差;与信号传播有关的误差;与接收设备有关的误差。

1．与卫星有关的误差

（1）卫星星历误差

卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差,由于卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果计算求得的,所以又称为卫星轨道误差。它是一种起始数据误差,其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历误差是GPS测量的重要误差来源.

（2）卫星钟差

卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别。为了保证时钟的精度，GPS卫星均采用高精度的原子钟，但它们与GPS标准时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引起的等效误差将达到300km～30km。这是一个系统误差必须加于修正。

（3）SA干扰误差

SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策，简称SA政策，它包括降低广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。实施SA技术后，SA误差已经成为影响GPS定位误差的最主要因素。虽然美国在2000年5月1日取消了SA，但是战时或必要时，美国可能恢复或采用类似的干扰技术。

（4）相对论效应的影响

这是由于卫星钟和接收机所处的状态(运动速度和重力位)不同引起的卫星钟和接收机钟之间的相对误差。

2．与传播途径有关的误差

（1）电离层折射

在地球上空距地面50～100km之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离,形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时,与其他电磁波一样,信号的路径要发生弯曲,传播速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差,这种影响称为电离层折射。对于电离层折射可用3种方法来减弱它的影响:①利用双频观测值,利用不同频率的观测值组合来对电离层的延尺进行改正。②利用电离层模型加以改正。③利用同步观测值求差,这种方法对于短基线的效果尤为明显。

（2）对流层折射

对流层的高度为40km以下的大气底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而降低。GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象称为对流层折射。减弱对流层折射的影响主要有3种措施:①采用对流层模型加以改正,其气象参数在测站直接测定。②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处理中一并求得。③利用同步观测量求差。

（3）多路径效应

测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观测值偏离,产生所谓的“多路径误差”。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。减弱多路径误差的方法主要有:①选择合适的站址。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中,应离开高层建筑物。②选择较好的接收机天线,在天线中设置径板,抑制极化特性不同的反射信号。．与GPS接收机有关的误差

（1）接收机钟差

GPS接收机一般采用高精度的石英钟,接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异称为接收机钟差。把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数,并认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的,在数据处理中与观测站的位置参数一并求解，可减弱接收机钟差的影响。

（2）接收机的位置误差

接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差,叫接收机位置误差。其中包括天线置平和对中误差,量取天线高误差。在精密定位时,要仔细操作,来尽量减少这种误差影响。在变形监测中,应采用有强制对中装置的观测墩。相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。在实际工作中若使用同一类天线,在相距不远的两个或多个测站同步观测同一组卫星,可通过观测值求差来减弱相位偏移的影响。但这时各测站的天线均应按天线附有的方位标进行定向,使之根据罗盘指向磁北极。

（3）接收机天线相位中心偏差

在GPS测量时,观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的,而天线的相位中心与其几何中心,在理论上应保持一致。但是观测时天线的相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。

三、GPS的最新发展与改进

面对导航市场的迅速发展和强大的竞争压力，美国政府不得不作出反映，计划在未来10年内对GPS做一系列的调整和改进。对GPS的改进将对GPS系统的3个部分进行，其中对星座部分的改进最大。

1．GPS星座的改进

(1)改善星座的分布(2)增强卫星的自主导航能力(3)取消SA政策(4)增加民用频率(5)频率复用(6)增强卫星发射信号的功率

2．地面监控部分的改进

卫星位置的精度直接影响到用户的定位精度，而地面监控站的数量和分布部分地决定了GPS卫星定轨的质量。目前GPS共有5个监控站，卫星位置的精度为1m～2m。美国军方正计划将国家制图局（NIMA）的7个GPS监控站纳入目前的控制网，使将来的监控站的分布更加均匀、密度更大，为了计算卫星的位置提供更多的、更及时的高质量观测数据。预计在未来10年，卫星星历的精度将达到亚米级，甚至达到厘米级，同时，向卫星上传数据的频率也将更高。

3．用户接受部分的改进

由于用户的用途不同，用户接受机的改进也是多样化的。接收机的硬件部分正朝多样化、小型化、模块化、集成化、操作简单等方向发展，例如出现了一些新的接收机可根据用户的需求用软件设定单频GPS、双频GPS等模式。接收机的面板上只有一、两个按钮和若干个显示灯组成，可完成接收机的基本操作。GPS的数据解算软件将基于数据库，朝着图形化、智能化等方向发展。这些发展的最终的目的是让一般用户更方便的使用GPS。

参考文献

[1]徐绍铨等．GPS测量原理及应用．武汉测绘科技大学出版社．1998.10．

GPS系统范文篇2

关键词：GPS误差精度卫星星历电离层对流层

一、GPS定位技术

GPS全球卫星定位系统是美国国防部为满足军事部门对海上、陆地和空中设施进行高精度导航和定位的要求而建立的。该系统具有全球性、全天候、连续性等三维导航和定位能力,并具有良好的抗干扰性和保密性。它已成为美国导航技术现代化的最重要标志,并被视为20世纪美国继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。在航空、航天、军事、交通、运输、资源勘探、通信、气象等几乎所有的领域中,它都被作为一项非常重要的技术手段，用于导航、定时、定位和进行大气物理研究等。GPS的主要特点有：

（1）全球覆盖连续导航定位:由于GPS有24颗卫星,且分布合理,轨道高达20200km,所以在地球上和近地空间任何一点,均可连续同步地观测4颗以上卫星,实现全球、全天候连续导航定位。

（2）高精度三维定位:GPS能连续地为各类用户提供三维位置、三维速度和精确时间信息。GPS提供的测量信息多,既可通过伪码测定伪距,又可测定载波多普勒频移、载波相位。

（3）抗干扰性能好、保密性强;GPS采用数字通讯的特殊编码技术,即伪噪声码技术,因而具有良好的抗干扰性和保密性。

二、GPS定位的误差来源分析

GPS测量是通过地面接收设备接收卫星传送来的信息，计算同一时刻地面接收设备到多颗卫星之间的伪距离，采用空间距离后方交会方法，来确定地面点的三维坐标。因此，对于GPS卫星、卫星信号传播过程和地面接收设备都会对GPS测量产生误差。主要误差来源可分为:与GPS卫星有关的误差;与信号传播有关的误差;与接收设备有关的误差。

1．与卫星有关的误差

（1）卫星星历误差

卫星星历误差是指卫星星历给出的卫星空间位置与卫星实际位置间的偏差,由于卫星空间位置是由地面监控系统根据卫星测轨结果计算求得的,所以又称为卫星轨道误差。它是一种起始数据误差,其大小取决于卫星跟踪站的数量及空间分布、观测值的数量及精度、轨道计算时所用的轨道模型及定轨软件的完善程度等。星历误差是GPS测量的重要误差来源.

（2）卫星钟差

卫星钟差是指GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别。为了保证时钟的精度，GPS卫星均采用高精度的原子钟，但它们与GPS标准时之间的偏差和漂移和漂移总量仍在1ms～0.1ms以内，由此引起的等效误差将达到300km～30km。这是一个系统误差必须加于修正。

（3）SA干扰误差

SA误差是美国军方为了限制非特许用户利用GPS进行高精度点定位而采用的降低系统精度的政策，简称SA政策，它包括降低广播星历精度的ε技术和在卫星基本频率上附加一随机抖动的δ技术。实施SA技术后，SA误差已经成为影响GPS定位误差的最主要因素。虽然美国在2000年5月1日取消了SA，但是战时或必要时，美国可能恢复或采用类似的干扰技术。

（4）相对论效应的影响

这是由于卫星钟和接收机所处的状态(运动速度和重力位)不同引起的卫星钟和接收机钟之间的相对误差。

2．与传播途径有关的误差

（1）电离层折射

在地球上空距地面50～100km之间的电离层中,气体分子受到太阳等天体各种射线辐射产生强烈电离,形成大量的自由电子和正离子。当GPS信号通过电离层时,与其他电磁波一样,信号的路径要发生弯曲,传播速度也会发生变化,从而使测量的距离发生偏差,这种影响称为电离层折射。对于电离层折射可用3种方法来减弱它的影响:①利用双频观测值,利用不同频率的观测值组合来对电离层的延尺进行改正。②利用电离层模型加以改正。③利用同步观测值求差,这种方法对于短基线的效果尤为明显。

（2）对流层折射

对流层的高度为40km以下的大气底层,其大气密度比电离层更大,大气状态也更复杂。对流层与地面接触并从地面得到辐射热能,其温度随高度的增加而降低。GPS信号通过对流层时,也使传播的路径发生弯曲,从而使测量距离产生偏差,这种现象称为对流层折射。减弱对流层折射的影响主要有3种措施:①采用对流层模型加以改正,其气象参数在测站直接测定。②引入描述对流层影响的附加待估参数,在数据处理中一并求得。③利用同步观测量求差。

（3）多路径效应

测站周围的反射物所反射的卫星信号(反射波)进入接收机天线,将和直接来自卫星的信号(直接波)产生干涉,从而使观测值偏离,产生所谓的“多路径误差”。这种由于多路径的信号传播所引起的干涉时延效应被称作多路径效应。减弱多路径误差的方法主要有:①选择合适的站址。测站不宜选择在山坡、山谷和盆地中,应离开高层建筑物。②选择较好的接收机天线,在天线中设置径板,抑制极化特性不同的反射信号。转3．与GPS接收机有关的误差

（1）接收机钟差

GPS接收机一般采用高精度的石英钟,接收机的钟面时与GPS标准时之间的差异称为接收机钟差。把每个观测时刻的接收机钟差当作一个独立的未知数,并认为各观测时刻的接收机钟差间是相关的,在数据处理中与观测站的位置参数一并求解，可减弱接收机钟差的影响。

（2）接收机的位置误差

接收机天线相位中心相对测站标石中心位置的误差,叫接收机位置误差。其中包括天线置平和对中误差,量取天线高误差。在精密定位时,要仔细操作,来尽量减少这种误差影响。在变形监测中,应采用有强制对中装置的观测墩。相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。在实际工作中若使用同一类天线,在相距不远的两个或多个测站同步观测同一组卫星,可通过观测值求差来减弱相位偏移的影响。但这时各测站的天线均应按天线附有的方位标进行定向,使之根据罗盘指向磁北极。

（3）接收机天线相位中心偏差

在GPS测量时,观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准的,而天线的相位中心与其几何中心,在理论上应保持一致。但是观测时天线的相位中心随着信号输入的强度和方向不同而有所变化,这种差别叫天线相位中心的位置偏差。这种偏差的影响可达数毫米至厘米。而如何减少相位中心的偏移是天线设计中的一个重要问题。

三、GPS的最新发展与改进

面对导航市场的迅速发展和强大的竞争压力，美国政府不得不作出反映，计划在未来10年内对GPS做一系列的调整和改进。对GPS的改进将对GPS系统的3个部分进行，其中对星座部分的改进最大。

1．GPS星座的改进

(1)改善星座的分布(2)增强卫星的自主导航能力(3)取消SA政策(4)增加民用频率(5)频率复用(6)增强卫星发射信号的功率

2．地面监控部分的改进

卫星位置的精度直接影响到用户的定位精度，而地面监控站的数量和分布部分地决定了GPS卫星定轨的质量。目前GPS共有5个监控站，卫星位置的精度为1m～2m。美国军方正计划将国家制图局（NIMA）的7个GPS监控站纳入目前的控制网，使将来的监控站的分布更加均匀、密度更大，为了计算卫星的位置提供更多的、更及时的高质量观测数据。预计在未来10年，卫星星历的精度将达到亚米级，甚至达到厘米级，同时，向卫星上传数据的频率也将更高。

3．用户接受部分的改进

由于用户的用途不同，用户接受机的改进也是多样化的。接收机的硬件部分正朝多样化、小型化、模块化、集成化、操作简单等方向发展，例如出现了一些新的接收机可根据用户的需求用软件设定单频GPS、双频GPS等模式。接收机的面板上只有一、两个按钮和若干个显示灯组成，可完成接收机的基本操作。GPS的数据解算软件将基于数据库，朝着图形化、智能化等方向发展。这些发展的最终的目的是让一般用户更方便的使用GPS。

参考文献

[1]徐绍铨等．GPS测量原理及应用．武汉测绘科技大学出版社．1998.10．

GPS系统范文篇3

伴随着我国有线电视网络事业的发展，不少城市经过有线电视网络的整合与更新，从原来的分散经验管理改变为集中管理方式，各个网络用户数从简单的几千用户转变为几万用户，有的从几万用户整理变成几十万用户，而根据的原先传统的数据库管理系统和图纸管理方式对于当前优先网络资源进行管理，难度将会越来越大、耗费大量的人力物力，且不能够满足当前的系统应用和今后的发展需求。GIS技术由于能够通过强大的技术、有效的地图管理系统的方式，将复杂的空间数据和属性通过直观的数据地图方式显示出现来，从而能让施工人员及时、准确的完成数据之间的维护。并且当前世界的发展的趋势是通过各种资源的整合和利用，而使用有效的资源管理方式是管理网络资源的主流技术。有线电视网络的主要是通过数字信号与客户端的数字信号转换器相互连接，由于一些客户分布较远、因此在传递数据过程中还包含着数据增强、数据扩大、数据转换等方式。因此在整个有线电视数字线路中，各种数据掺杂在一起进而形成一条丰富的用户信息线路，其中，客户信息、线路信息、网络分布情况、网络连接、备用线路信息等各种信息交汇，如果单单将这些线路信息通过文字或者数字形式分析与描述将会增加阅读者的困难，而且文字无法全面表达清楚网络之间的数据。因此使用上GIS技术将使解决这一困难最好方案。通过电子地图的标识与查询，就能够让用户在的最短时间内进行查阅电视客户的信息、设备的使用管理、使用年限等以及未来发展所需要的线路申请与设计方案等。这就能够让整个设备管理成本、维护成本大大降低，在当前高度开发、竞争激烈的市场氛围当中，使用GIS技术能够将整个有线电视网络运营商提供出全面详细的解决故障的方案与技术。

2GIS系统网络体系结构

在使用GIS地图技术当中，应当充分考虑到我国当前的GIS面临的各种局限性困难。例如：网络模式下进行数据维护、数据显示较为困难，而且数据更新速度较慢，加上数据分析、数据处理将会面临着数据显示存在报表不及时等问题，这就需要使用上当前较为成熟的Client/Server（客户/服务器）结构模式，因此使用GPS技术就能够解决当前此困难。结构图如图1。从上图可知，在使用整个系统的服务器中，使用双服务器能够保证数据的维护与更新，使用双服务器的优点在于备份和使用相互结合，误差与错误及时更新，当数据库存在故障或者问题时，备份服务器就能立刻进行解决与分析，而且常用数据库通过数据同步、数据上传等方式，将数据备份到备份数据库，就有效的解决当前服务器面临的损耗与风险。并且数据相关服务通过服务器分发给客户端，客户端进行数据的维护与更新，而客户端通常使用的移动电脑、GPS客户端等具有强大数据处理、实物处理功能，通过数据输送、数据更新的方法，将整个数据进行维护与调用，就能够实时看到当前数据的情况。使用该特点具有如下优势：（1）文件图形式数据处理，特别是专业数据处理，它能够将数据存储到数据库当中进行保存：（2）设备的属性也可以进行存储。客户端通过GPS、局域网等C/S模式进行访问；（3）支持多用户、实时调用、分布式数据设计与控制。

3系统功能结构

通过网络管理资源的系统不但功能多样，而且管理起来非常困难，如果能够有效的管理这些功能以及时方便解决操作人员的学习困难，有效的进行系统分析与系统处理。系统将会结合当前的网络资源和结构进行分层组织与分层处理。其分层图如下：

4系统具体功能及特点

通过使用本系统能够提供更多的发展功能和具有系统的功能的特。

4.1障碍分析在当前电视网络信息管理部分使用桌面地图信息管理系统就能够对有线电视进行数据管理，对于网络故障、网络信息强度分析、测试、信号检测、数据放大器覆盖范围查询与控制，通过数据的存储、集中分析、图形化处理就能够直观的看到当前问题存在的主要位置与及时提出解决的方案与解决的思路。在使用当前流程GPS系统就能够让管理人员直接报告地点和类型，从而进行城市街道的有线电视网络分析。

4.2网络规划与管理由于进行有点电视光纤网络进行增线、增点等工程实施难度大，而且费用过高的情况，因此在施工之前，管理部分应当尽可能了解当前有线电视网络的线路情况，尽可能在最短的线路中进行铺设，以便能够使用最佳的解决方案，保证铺设施工的难度降到最低，且在GPS全球定位系统的帮助下，可以多区域、多客户分布预测，以便能够获得更多信息，铺设合适的光纤网络。

4.3用户需求预测一个成功的销售市场离不开对于使用用户的直接需求，因此通过了解用户的最新需求来进行未来市场的定位，是发展有限电视网络管理的必然需求。使用GPS来预测用户管理的能够解决当前用户的定位问题。目前需要城市的电视网络预测是通过地理密度、人口普查数据、用户使用规模、使用量等数据来实现的，而将这些信息放置在电子地图上，通过不同颜色进行显示，且可以开展针对某些人群的GPS定位管理，当客户在任何地点都可以使用有限电视网络信号，这样就可以而准确的保证用户对于有线网络电视仅仅局限于家庭的当中，人不在家则浪费资源。从而有重点地发展新用户。

4.4增值服务互联网的飞速发展已经对有线电视网络造成直接的影响，它不但带来机遇而且也带来了巨大的挑战。有线电视网络的高性能带宽和巨大的用户群体可以提供Internet服务更好的发展平台，使用当前的有线电视管理模式和GPS系统相互结合，就可以直接提供出如旅游景点的查询、网上商场的直观购物，最近商业服务点的查询等。

5系统给客户带来的利益

使用GIS和GPS系统相互结合的有线电视网络管理能够提出更加简单、方便的解决方案，这不但是要通过改变当前系统管理的业务流程和全面系统的升级与维护方案。而且实施本系统还可以带来更多的直接或间接的核心利益：（1）全面了解当前客户的位置。通过桌面地图的方式显示出客户所在位置、客户群体的范围，就能够详细的分析当前或者未来的潜在客户，进而加大销售、投资力度。（2）将设备资源、维护资源通过分配的方式，放置到有效的区域，做到有效的资源最大利益化。（3）建立高质量的有线电视网络以便提供出更多、更好、更快的维护、使用服务体系。（4）通过可视化的分析与管理，及时发现当前市场环境处于的威胁，提供更好的发展市场的能力。（5）快速维护故障与分析故障修复时间。（6）在市场、用户服务及工程部门之间共享信息，以便作出快速、有效的商务决策，利于企业的整体发展。

GPS系统范文篇4

关键词：GPS；TU-30；单片机；卫星定位；导航

1GPS系统简介

GPS是GlobalPositioningSystem的缩写，即全球定位系统。其目的是在全球范围内对地面和空中目标进行准确定位和监测。随着全球性空间定位信息应用的日益广泛，GPS提供的全时域、全天候、高精度定位服务将给空间技术、地球物理、大地测绘、遥感技术、交通调度、军事作战以及人们的日常生活带来巨大的变化和深远的影响。

目前的民用GPS设备包括测量型和导航型。其中测量型产品的精度可达到米级甚至毫米级，但至少需要两台（套）才能达到设计精度要求，而且其内部结构复杂，单机成本一般在几万到几十万，适合专业高精度测量环境使用；导航型产品，由于其使用者对精度要求不高，一般为几十米，因此机器内部硬件相对简单，只须一台就可以完成导航工作，加之其价格相对较低，因而更有普及和推广价值。

GPS系统一般由地面控制站、导航卫星和用户接收机三大部分组成。导航卫星至少24颗，均匀分布在6个极地轨道上，轨道的夹角为60度，距地平均高度为20200公里，每12恒星时绕地球一周。

GPS信号接收机的任务主要是捕获一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行，同时对所接收到的GPS信号进行变换、放大和处理，以便测量出GPS信号从卫星到接收机天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，最终实时计算出现测站的三维位置、位置、甚至三维速度和时间。

静态定位时，GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变，接收机通过高精度测量GPS信号的传播时间，并利用GPS卫星在轨的已知位置解算出接收机天线所在位置的三维坐标。而动态定位则是用GPS接收机测定一个运动物体的运行轨迹。GPS信号接收机所在的运动物体叫做载体（如航行中的船舰，空中的飞机，行走的车辆等）。由于载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中将相对地球而运动，这样，接收机用GPS信号就可实时地测量运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。

接收机硬件、机内软件以及GPS数据的后处理软件包构成了完整的GPS用户设备。GPS接收机的结构分为天线单元和接收单元两大部分。对于测地型接收机来说，两个单元一般分成两个独立的部件，观测时将天线单元安置在测站上，接收单元则置于测站附近的适当地方，并用电缆线将两者连接成一个整机。实际上，也可以将天线单元和接收单元制作成一个整体，而在观测时将其安置在测站点上。

GPS接收机一般用蓄电池做电源，同时采用机内机外两种直流电源。设置机内电池的目的在于更换外电池时不中断连续观测。在用机外电池的过程中，机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防丢失数据。

2TU－30GPS模块简介

TU－30模块是美国罗克韦尔公司的GPS产品，其特点是体积小、接口简单、可靠性好。模块的组织结构是一个用于接收GPS信号的单片机小系统。GPS信号接收部分由Rockwell自行设计开发的芯片及其电路组成。其控制内核是一个DSP处理器，该处理器具有很强的数据运算处理能力，并有两个串口和时钟输出；电路有实时时钟，并带有E2PROM（保存重要参数）、SRAM、ROM等存储器，可对相关重要信息数据进行存储、交换；此外，还留有DGPS接口。该模块的卫星采集启动方式分为4种模式：热启动方式、初始启动方式、冷启动方式、冻结启动方式；而导航模式则有3维模式、2维模式和DG-PS模式3种。图1所示是该模块的硬件结构。

TU－30GPS模块留有天线接口，可以用同轴电缆与天线进行连接，天线可延长30米。此外，它还留有20Pin应用接口，可方便地与单片机、PC机等设备进行接口。

表1TU-30GPS的模块中的20针接口定义

接口功能

Pin1前置放大电源输入

Pin25V电源输入

Pin3电池电源输入

Pin5主复位输入

Pin7NMEA协议选择

Pin8ROM默认选择

Pin11串口1数据输出

Pin12串口1数据输入

Pin14串口2数据输出

Pin15串口2数据输入

Pin191PPS时间标志输出

Pin2010kHz时钟输出

Pin4,6,9,17无连接NC

Pin10,13,16,18接地

3GPS模块的串行数据接口规范

GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式，其中数据类型主要有二进制信息和NMEA全国海洋电子学会数据信息。这两类信息可以通过串口与GPS接收机进行通信。这里重点介绍TU－30的二进制信息字格式与字结构。TU－30的传输速率为9600bps，无奇偶校验，有8位数据位，1位停止位。其二进制信息字格式包括信息头、头校验、数据、数据校验等。

TU－30中的每个信息都有头，但不一定有数据，信息的应答和请求以头的形式完成。二进制信息头通常由如下五个字组成：

Word1：1000000111111111；

Word2：信息ID；

Word3：数据子计数；

Word4：应答／无应答；

Word5：头校验。

头校验计算公式为：

一般情况下，二进制信息数据由如下4个字组成：

Word6：触发；

Word7：间隔；

Word8：偏移量；

Word9：数据校验。

头校验计算公式为：

TU－30中的每个字均为16位，有无符号整型和有符号整形之分。按字长又可分为单精度（16bit）、双精度（32bit）和三精度（48bit）。保留位输入时为0，独立定义位域标志位时可为0或1。

TU－30中的输出信息如下：

信息位置状态输出（经度、纬度、时间、高度等）；

信息ID为1000，信息长度为55个字；

ECEF状态输出：信息ID为1001，信息长度为54个字；

通道摘要信息ID为1002，信息长度为51个字；

通道测量信息ID为1007，信息长度为154个字；

…

用户设置输出：信息ID为1012，信息长度为22个字；

内建测试结果：信息ID为1100，信息长度为20个字；

测量时间标记：信息ID为1102，信息长度为253个字；

串口通信参数：信息ID为1130，信息长度为21个字；

EEPROM状态：信息ID为1136，信息长度为18个字。

下面是TU－30的输入信息描述：

测量位置和速度初始化：信息ID为1200，信息长度为27个字。现以此为例来介绍各信息字的具体含义：

字1～4：信息头；

5：头校验；

6：序列号；

7：初始化控制；

8～16：GPS时间、日期；

17～18：纬度；

19～20：经度；

21～22：高度；

23～24：对地速度；

25：卫星轨道仰角；

26：爬升率；

27：数据校验。

下面是TU－30的其它信息，其具体内容可参见相关文档。

用户数据定义：信息ID为1210，信息长度为20个字；

地图选择信息数据：信息ID为1211，信息长度为8个字；

卫星仰角屏蔽控制（0～±л／2）：信息ID为1212，信息长度为8个字；

卫星选择：信息ID为1213，信息长度为10个字；

差动GPS控制：信息ID为1214，信息长度为9个字；

冷起动控制：信息ID为1216，信息长度为9个字；

定位方法校验标准：信息ID为1217，信息长度为13个字；

无线类型选择（主动／被动）：信息ID为1218，信息长度为8个字；

用户登录高度输入：信息ID为1219，信息长度为12个字；

应用平台控制（默认、静态、海洋、陆路、空中）：信息ID为1220，信息长度为8个字；

串口通信参数信息：信息ID为1221，信息长度为15个字；

导航配置信息：

信息协议控制：…

以上相关信息通常都保存到模块的EEPROM中。

4与单片机构建的便携式导航系统

4．1硬件结构

设计时，通常将TU－30模块的串口1与单片机的串口相连接，模块与天线的连接可以加一级前置放大器。天线可选用东芝天线，也可以专门定制。可选用LCD屏显示经纬度、时间、高度等数据。电源采用4节碱性电池，易于更换。

MCU可选用德州仪器的MSP430flash（F13X）系列。MSP430系列为16位单片机，处理速度快，功耗低，体积小，适合在便携式仪器上使用。同时，MSP430单片机支持C语言，易于编程。

屏幕菜单采用字符型西文显示，可缩短开发时间、降低成本，很适合于民用；也可以选用大屏幕彩色点阵液晶，它界面友好、美观，但软件工作量大，硬件成本高。键盘可选择3个触摸键，菜单功能全部可用软件实现。因为MSP430单片机的电源为3．3V而TU－30的电源为5V，所以需要用DC－DC电源转换模块进行处理。如果采用充电电池则还需要充电电路。GPS模块与单片机的接口原理如图2所示。

4．2软件设计

图3所示是TU－30GPS模块的软件流程图。该软件的编写主要是设置GPS模块与MCU之间的串口通信、参数显示及人机接口。主要包括初始化、串口通信、数据处理、故障提示、显示、键盘处理、电源管理等部分。其中初始化包括MSP430中各种寄存器的配置、串口相关参数配置（波特率，模式）及电路（LCD、电源等设备检测）的初始化等；

串口通信包括数据发送、接收、校验，通信故障提示等；数据处理主要是对接收数据的解码、存储和数据刷新等；故障提示包括设备故障、通信故障、电源故障等。电源管理主要是电源欠压提示和当前电源状态显示。

另外，设计时还应注意GPS模块的天线要求，具体有以下两点：

（1）天线增益应为30dB，阻抗应为50Ω。

（2）无线频率信号环境方面要求，即RF输入L1的载波频率应为10MHz，带宽中心点应为0dBW。5结束语

GPS系统范文篇5

（1）车辆在露天行驶时，往往会因天气的各种变化而产生一定的影响，因而怎样能将现场信息及时进行收集并报送到调度室，是汽车厂所值得关注的地方。（2）车辆在露天进行行驶时极容易受到天气的影响，尤其是在西北地区，GPS调度系统的有效性会受到一定的制约。（3）通常情况下，车辆内的GPS调度系统自动对车辆进行调度，如果现场出现特殊状况时，会极容易误导调度人员，使其对现场情况判断失误或者发出错误的指令。（4）驾驶人员不按照规章行驶等使得现场情况出现混乱状况。（5）司机在驾驶铲车等自卸车辆时，由于自卸汽车车速的不确定，也会对车辆内GPS系统的有效性产生一定的影响。（6）当GPS车辆调度系统的各硬件部位、智能终端等设备出现一定的差错时，会导致现场处于混乱状态。

2、GPS车辆自动化调度系统在生产中的运用

2.1GPS调度运用的数学原理和模型

空车非正常调度，我们可以将其分为以下两种情况：一种是班计划完成后只选择最早装完车法，从而达到产量的最大化；另一种是在班计划完成前根据该厂产量完成系数选择最早装完车法进行，这样做一方面可以达到班计划产量的顺利完成，另一方面也可以提高该厂的整体效率。

2.2调节现场车铲比法

按照车辆学的相关理论，以上数学模型换句话也就是在讲调节现场车辆比法。车辆比λ：现场汽车数量与相关设施的比值。在现实生产中，现场情况总是处于瞬息万变中的，比如车辆要进行保养工作或者定期维修工作等。所以，我们应该定义一个车辆比临界值（β）的概念，即就是：现场汽车数量与汽车相关设备相匹配，而其中汽车相关设备中不应包含维修以及由于相关事由等未出勤的设备。β并不是一个固定的数值，它会根据现场情况的变化而做适当的改变。在这里，我们假定β是一个固定的数值，则λ会依据现场情况的变化而出现与之相对应的变化，因而我们不能妄下结论。

3、GPS车辆自动化调度系统及生产管理应对措施

随着我国汽车行业的迅猛发展，很多汽车厂家也在不断改革与创新原有的生产路线，将GPS系统应用于车辆系统中，但随着实际生产中所遇到的相关问题，我们也提出了GPS调度系统在实际应用中所面临的难题，值得我们去探究与解决。现根据相关事宜，我们特给出以下几点建议，以供采纳：（1）调度人员要与现场技术人员紧密合作，确保所收集的信息准确可靠。（2）调度人员要对GPS调度原理进行系统的、完善的学习，熟练掌握车辆在露天行驶中可能遇到的问题，在实际调车中要做到灵活运用；汽车生产厂家也要确立符合自身发展的GPS调度数据模型，进行细致的分析与总结，最大限度将GPS调度系统应用于生产实践中。（3）我们应重视司机与相关技术人员的培训工作，并将其落实到位。（4）在实际作业中，司机要严格按照GPS调度指令的相关要求，按照相关规定要求进行准确操作。（5）我们应建立相关的应急预案，使其更好的服务于GPS调度系统。（6）GPS数据的有效处理与分析。调度人员在任务结束后立即对GPS系统产生的相关信息进行仔细的核算与检验，如果出现一定的误差，要及时做好记录，并进行仔细的分析，避免到月底GPS系统产生的数据产量与实际产量出现偏差现象的发生。（7）GPS系统的维修与保养工作。调度人员要经常检查调度室总基站的运作状况以及信号塔的稳定情况，还要经常检查已安装在车辆上的GPS分机系统，并做好及时的分析与处理工作，将不安全事故的发生几率降至最低。当车辆行驶到山坡处时，信号塔传输给分机的信号往往比较差，这时我们应该及时调试信号，确保信号的强度和稳定性，为司机提供便捷的行车导向。

4、结束语

GPS系统范文篇6

1.1使用GPS测量的特点

1.1.1选点灵活性高

由于公路的地形条件复杂,各个测站之间的通视条件一直是一项难题,而GPS技术的应用很好的解决这一问题,GPS的出现,它的一大特点就是测站之间无须通视,使得选点更加灵活方便,但是测站点附近必须保证宽阔,这样接收信号会比较好些。因为障碍物会造成系统信号接收出现故障,进而不能进行解调,最终不能够得出正确的位置参数。

1.1.2测量的精度高

GPS的测量精度非常高,与红外仪接近,但是其拥有更好的特性,随着距离的增加,其测量优势就会更加凸显出来。有相关实验证实,长度小于50km的基线中,GPS的定位精度在12×16-6,但是随着距离上升,基线的长度在100-500km之间时,其定位精度能够达到10-6-10-7。

1.1.3工作效率高

一般来说,在长度小于20km的基线上,实施快速GPS定位观测仅需要5分钟左右的时间;而高速移动的物体,如行驶过程中的车辆,在定位5分钟之后,基线变长其精度会有所下降。所以在实际测量工作中,使用GPS载波相位技术实施动态测量,会将基准站也设置在移动中的物体上,从而计算相对位置,其精度可以达到厘米级。

1.2GPS在交通管理中的应用

在当前的交通系统运行管理中,将GPS定位技术与电子地图、无线通信以及计算机车辆管理信息系统等结合使用,能够实现多方面的功能。

(1)对车辆进行实时跟踪首先将GPS技术与电子地图结合能够实时显示出车辆的位置,同时能够随着目标的移动而移动。除此之外,还能够实现多个窗口、同时对多辆车以及多屏幕的实时跟踪。

(2)为人们的出行导航在交通运行管理中,为人们的出行进行路线的规划是重要工作之一,其包含有自动路线与人工路线的规划。前者指的是驾驶者将起点和终点确定好,计算机软件就会自动设计出最优的行驶路线,如最快的路线、最简单的路线等。规划完毕之后,电子地图上就会显示设计好的路线,同时会提醒车辆行驶的路径与方法。

(3)查询服务能够向驾驶员提供景点、医院、酒店、药店等数据,用户能够根据自身的实际需要进行查询。查询结果的显示方式有很多种,文字输入、语音和图像等,同时会通过电子地图显示出具体位置。而监测中心会利用控制台对范围中的任意车辆位置进行查询,车辆的信息以数字的形式显示出来。

(4)紧急救援利用GPS定位技术以及监控管理系统,能够及时掌握发生事故的车辆位置与情况,紧急对其进行救援。在监控平台中,电子地图会显示报警的信号,计算机软件设计出最佳的救援方案,通过警报提醒工作人员处理事故。

(5)指挥功能交通指挥中心通过GPS技术掌握到检测范围中车辆的行驶状况,可以有效的调度被监控的车辆。同时还能够与车辆进行目标对话,其管理非常便捷。

2GPS系统在智能交通系统中的应用

科学技术的发展推动了卫星导航以及无线通信技术的进步,GPS系统在智能交通系统中的应用主要体现在两个方面。

2.1GPS应用在车辆导航系统中

车辆导航系统的主要构成要素有:天线、数据库、微处理器、显示器、地理信息系统以及导航软件等。其工作流程则是由天线接收到调频广播的信号,通过DGPS系统传送信息到GPS接收机上,然后接收机结合收到的卫星发射信号,将空间三维坐标的具体数据确定,进而指导行驶过程中的车辆的具体位置。导航软件则对系统中的数据进行处理,地理信息系统则实现对电子地图的存储。GPS主要实现对车辆、船舶以及行人的导航,其中对车与船的导航应用主要有交通监控导航为用户提供全天候导航,提醒船舶或者车辆偏离正确的道路,对于船舶,还能够提示热带风暴的存在,对安全行驶具有重要意义;第二是对行人的导航,在个人出行旅游的过程中实现卫星定位与导航,帮助用户得到正确的地理位置,能够将误差控制在很小的范围中,确保用户不会迷失方向。

2.2GPS应用于车辆运营管理系统中

车辆运营管理系统是一个集成的管理网络,包含GPS、GIS、遥测以及遥控等多个系统。其主要目的就是让车辆运营管理部门以及安全方位部门能够实时的掌握车辆在道路系统中的运行情况,以方便对车辆进行指挥,同时能够为车辆驾驶人员提供交通信息、公安信息以及服务信息等。基于不一样的需求,车辆运营管理系统中的车辆可以安装导航系统进行全方位的服务,也可以选择只安装接收机,为监控中心提供车辆的实时位置与信息。车辆管理监控中心由很多微型计算机以及工作站和大屏幕显示器构成,综合应用对车辆进行监控与管理,计算机的数据库当中有城市的道路信息、车辆状态的检测软件、重要车辆行驶路线的的设计软件以及调度管理软件和车辆报警软件等。

3结语

GPS系统范文篇7

根据《关于加强城市建筑垃圾管理的通知》（城管委字）文件精神，为切实做好我市建筑垃圾运输车辆安装车载GPS定位系统工作，顺利对接数字化城管GPS平台，现将有关事项通知如下：

一、与数字化城管GPS平台对接时间

年10月26日至11月10日，运输建筑垃圾的车辆必须完成车载GPS定位系统的安装，并顺利与市数字化城管网络平台的对接。

自年11月11日开始，凡未安装车载GPS定位系统，或已安装但未与数字化城管网络平台对接的车辆，不得在本市从事城市建筑垃圾运输作业。

二、时间安排和地点

为便于该工作的开展，具体安排如下：

GPS系统范文篇8

GPS自投入运行以来逐步向民用开放，为各行各业服务。因此美、日各大汽车公司相继在自己的产品上配装新一代的信息系统与导航系统。徕卡公司推出了世界上首台通用型机械控制系统MC1200，可以应用于各类推土机、平地机、摊铺机及铣刨机等的自动控制，也可以在不同种类的设备上使用，使客户的投资最大限度地得到充分回报。

23DGPS控制系统

使用3D控制系统，可以把工程设计数据直接输入机载计算机，自动生成三维数字模型(DTM，DitalTerrainMode1)，机载计算机实时比较工程机械上铲刀的当前位置(由定位设备测量)和设计数据，并输出校正控制信号至控制设备，对机械的铲刀进行控制。这样施工机械只需要1或2次往返施工，即可达到最终的设计位置。这种以绝对坐标x、Y、Z为基准的全新控制方式，摒弃了测量、打桩、放样等传统工序，一次性解决了高程控制、平整度控制、坡度控制的问题。3D控制系统由定位设备、通讯设备、机载计算机、控制设备4部分组成

(1)定位设备

定位设备由GPS或TPs(自动全站仪)组成，根据定位设备的不同，3D控制系统可以分为3DGPS控制系统和3DTPS控制系统，分别适用于不同精确度要求的工程。3DGPS控制系统主要用于土方工程，如推土机、平地机、挖掘机等；3DTPS控制系统主要用于精度要求较高的公路面层或机场工程，如平地机、沥青摊铺机、稳定土摊铺机、水泥混凝土滑模摊铺机、铣刨机等。3DGPS控制系统中的定位设备由GPS基站和安装在机械上的GPS接收器组成，GPS基站通常安装在一个固定的、半永久性的位置上，能够覆盖10kin的范围，同时控制在区域内工作的所有安装了GPS接收器的施工机械。

(2)通讯设备

由无线电发射装置和调制解调器组成，实现定位设备和机载计算机问的数据传输。

(3)机载计算机

机载计算机可以把输入的工程设计数据生成三维数字地形模型，根据收到的测量数据计算出工程机械的实际位置和方向，与设计值进行比较，并把校正信息输出到控制设备，对机械进行调整。徕卡3DGPS控制系统中的机载计算机为适应施工现场的要求，采用坚固耐用的触摸屏设计，能够防震、防尘、防水。

(4)控制设备

由一系列控制器和传感器组成，根据安装部位的不同，测量控制机械自身和铲刀的横坡、纵坡、倾斜度等，并根据机载计算机传来的校正信息对机械的铲刀进行控制，最终达到施工的设计位置。

33DGPS控制系统的优越性

徕卡3DGPS控制系统可以应用于平地机、推土机等从事±石方施工的机械上，尤其适合大型土木工程、道路、机场，露天采矿等项目。其先进的三维控制方法更是对传统施工工艺进行了革命性的改进。

(1)同传统施工方法的比较

传统的施工方法要求先对项目现场进行初测，然后开始项目设计，在根据项目设计结果进行实地打桩放样，工程机械施工，测量打桩放样，工程机械再施工，再次测量打桩放样……如此反复直至施工至设计位置。这种方法需要测量人员的大量工作，并且在反复的测量打桩放样过程中造成了工程机械的闲置，机械驾驶员也要在驾驶机械的同时，以打好的桩为参照物，反复操作调整机械铲刀一求施工接近设计位置，对驾驶员的技术水平和经验提出了很高的要求，也对施工现场的安全产生了隐患。使用徕卡3DGPS控制系统，由于能够直接把设计资料输入机载计算机，控制机械进行施工，直至达到设计位置，真正实现了无桩施工，省去了测量人员的现场打桩放样工作，减少机械闲置时间，驾驶员也可以专注于机械驾驶，由3D控制系统来实现铲刀的控制工作，并能够在很短时间内精确达到最终的设计位置，对驾驶员的工作强度和技能要求大大降低。同时，任何设计上的更改都可以由驾驶舱中的机载计算机实现，施工后的结构也可以输出到项目办公室，实现了内外业数据的实时无缝链结。使用徕卡3D控制系统，能够彻底改变传统的施工程序。经过实际工程项目的检验，使用3D控制系统，至少提高了30％的施工效率。

(2)GPS解决方案的优越性

使用徕卡3DGPS控制系统，直接把工程设计数据用于施工，减少了不必要的误差；GPS基站和施工机械之间不需要保持通视，特别适合大型土木工程项目；系统一次设置就可以保证连续施工。利用一个基站，能够同时控制多台设备，控制范围达到10kin，还可以根据需要扩大控制范围；3DGPS控制系统能够全天候施工，不受天气和光线的影口随着施工效率的提高，显著缩短工期；系统精确度达到30ram，能够节约大量施工材料，提高施工质量。徕卡3DGPS控制系统真正实现了无桩施工，大大减少了工作量，同时GPS接收器还可以单独用于前后的现场测量工作，是全站仪之外的一个高端测量仪器。

4GPS控制系统的发展情景

国外目前非常广泛的使用装备GPS控制系统的工程机械，使工程机械实现了真正的三维定位，工作效率大大提高，减少了重复工作及机械操作成本。主要特点如下：

(1)实现室内完全控制在控制室内真正的3D显示及控制机械，非常显著的减少测量和土地平整检查工作，大大提高机械的利用率。在控制室内，操作手可以看到整个工地的土方乎整度。没有达到设计要求的地方用不同颜色表示出来，使操作手无须测量人员的帮助，自己就清楚如何进行下一步的工作。操作手通过3D显示，导航机械，在无桩的情况下，准确知道机械是否在设计及施工范围内工作。

(2)加快工作循环。在最少的监测下，操作手自己知道下一步如何施工，减少很多不必要的工作环节，加快工作循环，节约时间，加快工期。

(3)减少重复工作。可在控制室内第一时间直接得到设计信息，并可据此直接更改设计不合理之处，减少重复工作，降低工作成本。

GPS系统范文篇9

一、gps定位原理

1、GPS的组成：GPS由地面站、空间站和用户三部分组成。地面站由1个主控站和5个监控站组成，用于对空间站卫星的监测、跟踪和控制；空间站由美国发射的24颗专用卫星组成，均匀分布于地球上空6个轨道平面内，平面高度为20200km，向用户连续不断地发送导航定位信号；用户设备由GPS接收机、数据处理软件及其终端设备等组成，GPS接收机可捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星的信号，跟踪卫星的运行，并对信号进行处理，输出接收机中心的三维坐标。

2、GPS定位原理GPS定位是根据测量中的距离交会定点原理实现的。在待测点设置GPS接收机，在某一时刻接收3颗（或3颗以上）卫星所发出的信号，通过数据处理计算，可求得该时刻接收机中心（测站点）至卫星的距离。与已知的卫星星历的三维坐标比较，从而由下式算出测站点的三维坐标。P=(x-x)+(y-y)+(z-z)测站点坐标=P=(x-x)+(y-y)+(z-z)P=(x-x)+(y-y)+(z-z)其中：p，p，p接收机至卫星的距离.（已知）X,y,z,i=1,2,3,三颗卫星的三维坐标.（已知）X,y,z,测站点三维坐标.（求知）

二、gps接收机的构造与功能

随着科技的发展，GPS在各个领域得到了广泛的应用，其构造越来越复杂，功能越来越齐全，操作趋于简单化，产品型号繁多，各有各的特点，构造与功能各有区别，本文以GPS320（315）为例加以说明。

1、整体构造与功能

（1）天线：接收空间站卫星信号。

（2）显示器：显示各种导航信息和定位信息。

（3）键盘：输入、操作和控制导航仪工作。

（4）电池：提供能源。

（5）数据传输接口：输入或输出数据，与外设进行数据交换。

（6）硬件：组成导航仪的元件。

（7）软件：支持导航仪正常工作的程序。

2、键盘构造与功能

（1）QUIT：取消退出键，取消当前操作或向后退出一步，逆向翻转画面。

（2）ENTER：确认键，确认当前操作，保存现在的设置或进入下一菜单。

（3）NAV：翻页键，可循环顺时翻动画面。

（4）GOTO：导航键，可以通过它选择一个目标点并向目标点导航。

（5）MARK：保存航点键，在定位后，该键可存入当时位置的有关信息。

（6）MENU：菜单键，可显示当前画面所具备的功能。

（7）背景灯开关：用于夜间使用照明。

（8）PWR：电源开关键，开启和关闭电源。

GPS系统范文篇10

[论文摘要]GPS车载导航设备作为一种全新概念的汽车电子用品，可以在地理信息服务、城市导航、自驾远游等方面为车主提供诸多便利。在欧美、日本等国，GPS车载导航仪已经成为大众的一个生活辅助工具，甚至是必需品。通过对日常生活的客观状况的了解，提出自己粗略的见解。

目前，随着私家车保有量的大幅提升，参与国内GPS市场角逐的企业也如雨后春笋，GPS车载导航仪产品不再是少数专业人士及探险家手里的“发烧”级装备。选购此类高科技产品时，消费者往往处于“一知半解”的状态，容易产生困惑和迷茫。

一、GPS地图卫星定位系统技术内容简介

（一）GPS技术系统简介

GPS（GlobalPositioningSystem），一般译为“全球卫星定位系统”，是美国国防部安排部署的，其首要的任务是为美军及其盟军提供全球范围内不间断的定位、导航等数据。GPS系统包括GPS卫星、GPS监控站，以及用户接收设备和GPS应用软件等部分。GPS系统目前共有24颗卫星分布在6条固定的轨道上，绕地球运行。轨道距地面约20400km，每颗星以12h为周期，连续向地面发送关于时间和自身位置的精确信息。

由于地球上任一点到卫星的距离不等，且都有一组相对应的比较确定的数据，因此在实际应用中在用手持接收器于测式点接收到这一组数据信号时，即可用这组数据到达的时间差来计算该点相对卫星的距离，并以此来确定该点的相对位置，从而达到定位的目的。根据计算公式，定位有二维和三维之分，二维定位至少需要接收三颗卫星的星历；而三维定位至少要接收四颗卫星的星历。

（二）其他卫星定位系统

GPS地图导航卫星系统除美国的GPS卫星系统外，能与其比拟的就是俄国的GLONASS卫星系统，也是24颗卫星组成的系统，由于经费困难，缺乏维护和补充，目前可能有19颗可用，随着俄国经济的复苏和军事上的需要，将会得到完善和健全。GLONASS系统是开放性，有利于使用，许多GPS生产厂商，为了提高GPS接收机使用性能和精度，都积极地研究GPS与GLONASS结合双系统应用软件，充分地利用GLONASS系统，已初见成效。如美国JAVAD公司GPS接收机，利用超级集成技术，在芯片中集成40个通用信道，把GPS与GLONASS的差异无端地缩小了，结合起来使用，使观测卫星增多。

欧洲的GNSS系统：欧洲的策略是尽可能地利用GPS的星基或空基导航取代陆基导航，以达到最大的成本效益比。但也坚信不能依靠由他国军方控制的卫星系统来实现本国的导航，所以，正在积极建立自己卫星导航系统GNSS，它的目标是分二步走，首先发展一个民间GNSS－1，其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强，即利用静止卫星，面向欧洲范围内的导航提供服务，即EGNOS计划，已于95年启动，99年实现初始运行能力，2002年实现全运行能力。第二个目标建成GNSS－2，从区域性渐进地扩展成全球系统。日本也正在积极筹划建立日本的多功能卫星增强系统（MSAS）。在我国GPS的开发研究与应用不断在深化和广化。特别是建立了全国永久性GPS跟踪网和相应的通讯网络和数据处理设施，并发展成为我国GPS的综合性服务体系，为国民经济建设、国防建设和社会进步提供了服务。GPS接收机制造与生产也从无到有，工艺水平也不断在提高，价格大大地低于进口的同类产品。在不久的将来我国也将有自己制造和发射的卫星导航定位系统。

二、车载导航GPS地图的应用原理及其应用模式

（一）车载导航GPS地图的应用原理

利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时定位技术，组成GPS+GIS的各种电子导航系统。

（二）车载导航电子地图的应用模式

车载导航电子地图的应用模式主要有如下二种：一是GPS单机定位＋矢量电子地图。该系统可根据目标位置（工作时输入）和车船现位置（由GPS测定）自动计算和显示最佳路径，引导司机最快地到达目的地，并可用多媒体方式向驾驶员提示。制作矢量地图数据库需要花费较大成本。二是GPS差分定位＋矢量电子地图。该系统通过固定站与移动车船之间的两台GPS伪距差分技术，可使定位精度达到1～3M，当采用双向通讯方式时，则可构成车船的自动导航系统，又可将移动车船上的GPS定位结果准确实时地传送到控制中心，并在电子地图上显示出来，构成交通网络监控指挥系统。为了防止在楼群遮挡时收不到足够的GPS卫星信号，在车上除装有GPS接收机以外，还装有低价格的压电振荡陀螺。利用卡尔曼滤波算法同时处理GPS、里程计和陀螺仪的数据来进行运载体的实时定位。

三、GPS定位过程简介

GPS结合电子地图能够实现城市交通管理、车辆调度管理，公安、银行车辆，港口、河流船舶的自动导引与监控，具有巨大的应用潜力。根据地形图制作而成的矢量电子地图，GPS坐标还需经过坐标转换才能正确与之匹配。下面将从GPS定位坐标系、WGS-84大地坐标、地图投影、平面坐标变换等几方面详细讨论坐标匹配问题。GPS定位过程主要有如下几个步骤：

1.确定用户的宇宙直角坐标系位置，即用户的X、Y、Z位置。

2.宇宙直角坐标系至WGS-84大地坐标系的转换，既求出用户的WGS-84大地坐标位置λ、φ、h。

3.坐标投影转换，即将球面坐标λ、φ、h转换成平面电子地图投影坐标，如高斯-克吕格投影坐标。

4.二维平面相似性变换，即经过平移、旋转、缩放运算，达到其与GPS地图的配准。上述四个过程全部都是由计算机用程序自动计算获得，具体算法这里介绍从略。

四、基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的组成及功能

（一）基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的组成

整个GPS电子地图车辆动态引导系统构成如下图所示，它由主控计算机、液晶显示器、语音报警器、遥控器、组合导航处理器、GPS传感器、速率陀螺仪、光驱等组成。主控计算机视用户需求不同，可以是通用计算机，也可以是专用处理器。

（二）基于GPS和电子地图的车辆自动导航系统的功能

本系统可以实现车、船等运动载体的电子地图中的实时跟踪显示、最优路径选择及导引、显示导航信息、地图检索、语音提示告警、矢量图分层显示及缩放显示；可以满足城市车辆，港口、河流、海用船只的导引与监视，GPS＋航迹推算组合导航功能即使在信号不正常的条件下也能正确引导。电子地图存储于光盘中，可存储大容量矢量电子地图。矢量电子地图生成点阵形式存放于主机内存中，可达到地图检索和车辆跟踪的平滑效果。车船行至地图边缘时，将自动从光盘中调入下一幅新的矢量图，实现自动切换。