GPS應(yīng)用基礎(chǔ)知識(shí)之一

1． GPS系統(tǒng)組成

????? GPS gloabal Positioning System,這玩意是美國(guó)人搞的。主要分三大塊，地面的控制站、天上飛的衛(wèi)星、咱們手里拿的接收機(jī)。

????? 簡(jiǎn)單嘮叨嘮叨

????? 先說(shuō)說(shuō)設(shè)備， 當(dāng)然大個(gè)的都是老美給咱準(zhǔn)備好的，

????? 地上，有一個(gè)主控制站，當(dāng)然在老美的本土了，在科羅拉多。三個(gè)地面天線，五個(gè)監(jiān)測(cè)站，分布在全球。主要是收集數(shù)據(jù)，計(jì)算導(dǎo)航信息，診斷系統(tǒng)狀態(tài)，調(diào)度衛(wèi)星這些雜事。

????? 天上，有27顆衛(wèi)星，距離地面20200公里。27顆衛(wèi)星有24顆運(yùn)行，3顆備用。這些衛(wèi)星已經(jīng)更新了三代五種型號(hào)。衛(wèi)星發(fā)射兩種信號(hào)：L1和L2。L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。衛(wèi)星上的時(shí)鐘采用銫原子鐘或銣原子鐘，計(jì)劃未來(lái)用氫原子鐘，比我的手表準(zhǔn)。

????? 手里，就是接收機(jī)了。大大小小，千姿百態(tài)，有袖珍式、背負(fù)式、車載、船載、機(jī)載什么的。一般常見(jiàn)的手持機(jī)接收L1信號(hào)，還有雙頻的接收機(jī)，做精密定位用的。

????? 2．關(guān)于GPS接收機(jī)

????? GPS現(xiàn)在一般都是12通道的，可以同時(shí)接收12顆衛(wèi)星。早期的型號(hào)，比如GARMIN 45C就是8通道。GPS接收機(jī)收到3顆衛(wèi)星的信號(hào)可以輸出2D（就是2維）數(shù)據(jù)，只有經(jīng)緯度，沒(méi)有高度，如果收到4顆以上的衛(wèi)星，就輸出3D數(shù)據(jù)，可以提供海拔高度。但是因?yàn)榈厍蜃约旱膯?wèn)題，不是太標(biāo)準(zhǔn)的圓，所以高度數(shù)據(jù)有一些誤差?，F(xiàn)在有些GPS接收機(jī)內(nèi)置了氣壓表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，這些機(jī)器根據(jù)兩個(gè)渠道得到的高度數(shù)據(jù)綜合出最終的海拔高度，應(yīng)該比較準(zhǔn)確了。

????? GPS接收機(jī)的第一次開(kāi)機(jī)，或者開(kāi)機(jī)距離里上次關(guān)機(jī)地點(diǎn)超過(guò)800KM以上，因?yàn)榻邮諜C(jī)里存儲(chǔ)的星歷都對(duì)不上了，所以要在接收機(jī)上重新定位。

????? GPS接收機(jī)的使用要在開(kāi)闊的可見(jiàn)天空下，所以，屋里就不能用了。手持GPS的精度一般是誤差在10米左右，就是說(shuō)一條路能看出走左邊還是右邊。精度主要依賴于衛(wèi)星的信號(hào)接收，和可接收信號(hào)的衛(wèi)星在天空的分布情況，如果幾顆衛(wèi)星分布的比較分散，GPS接收機(jī)提供的定位精度就會(huì)比較高。

????? 3．定位精度

????? 談到定位精度，就得說(shuō)說(shuō)SA和AS.

????? 什么是SA，AS呢？別急， 這還得從頭說(shuō)起，要不然你也不好明白。

????? GPS的信號(hào)有兩種C/A碼，P碼。

????? C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機(jī)利用C/A碼計(jì)算定位。美國(guó)在90代中期為了自身的安全考慮，在信號(hào)上加入了SA (Selective Availability)，令接收機(jī)的誤差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱們現(xiàn)在的GPS精度應(yīng)該能在20米以內(nèi)。

????? P碼的誤差為2.93米到0.293米是C/A碼的十分之一。但是P碼只能美國(guó)軍方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P碼上加上的干擾信號(hào)。

????? 總之，老美也是挺累的。發(fā)了一大堆衛(wèi)星用于軍用定位。然后覺(jué)得不值，想賺點(diǎn)錢，于是開(kāi)發(fā)信號(hào)給民用，精度還不能太高，可精度低了大家又罵娘。因?yàn)镚PS掌握在老美的手中，雖說(shuō)免費(fèi)使用，可是其他國(guó)家用著也不踏實(shí)，前兩天打阿富漢是，美國(guó)就把該地區(qū)的GPS信號(hào)做了處理，定位精度變低。

????? 俄羅斯有自己的衛(wèi)星定位系統(tǒng)，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GLObal NAvigation Satellite System)。歐洲也要發(fā)展自己的定位系統(tǒng)NAVSAT。中國(guó)也有自己的衛(wèi)星定位，叫北斗，是雙星系統(tǒng)，只能定位自己國(guó)家和附近的地區(qū)，而且目前只用于軍方。