全球定位系統(tǒng)簡稱,是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯(lián)合研制的新一代空間衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。其主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實時、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù),并用于情報收集、核爆監(jiān)測和應(yīng)急通訊等一些軍事目的,是美國獨霸全球戰(zhàn)略的重要組成。經(jīng)過20余年的研究實驗,耗資300億美元,到1994年3月,全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。
- 中文名
- 全球定位系統(tǒng)
- 外文名
- Global Positioning System
- 簡 稱
- GPS
- 運行周期
- 12小時
- 構(gòu) 成
- 24顆GPS衛(wèi)星
GPS衛(wèi)星導(dǎo)航原理
編輯24顆GPS衛(wèi)星在離地面2萬零2百公里的高空上,以行,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(wèi)星。
由于衛(wèi)星的位置精確可知,在GPS觀測中,我們可得到衛(wèi)星到接收機的距離,利用三維坐標中的距離公式,利用3顆衛(wèi)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(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差,實際上有4個未知數(shù),X、Y、Z和鐘差,因而需要引入第4顆衛(wèi)星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。
事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星,這時,接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組,每組4顆,然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。
由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)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,普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù),建立基準站(差分臺)進行GPS觀測,利用已知的基準站精確坐標,與觀測值進行比較,從而得出一修正數(shù),并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后,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。
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GPS衛(wèi)星導(dǎo)航導(dǎo)航介紹
編輯美國GPS
特點:成熟
該系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度2萬公里,能使地球上任何地方的用戶在任何時候都能看到至少四顆衛(wèi)星,是一個全天候,實時性的導(dǎo)航定位系統(tǒng),也是目前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最成熟的導(dǎo)航定位系統(tǒng)。
歐洲伽利略
特點:精準
伽利略定位系統(tǒng)是歐盟一個正在建造中的衛(wèi)星定位系統(tǒng),有“歐洲版GPS”之稱。伽利略定位系統(tǒng)預(yù)計總共發(fā)射30顆衛(wèi)星,其中27顆衛(wèi)星為工作衛(wèi)星,3顆為候補衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道高度約2.4萬公里,其精度將比GPS更為精準。
美國GPS向別國提供的衛(wèi)星信號,只能發(fā)現(xiàn)地面大約10米長的物體,而伽利略的衛(wèi)星則能發(fā)現(xiàn)1米長的目標。形象地說,GPS系統(tǒng)只能找到街道,而伽利略則可找到家門。
太空中已有4顆正式的伽利略系統(tǒng)衛(wèi)星。歐盟計劃使伽利略系統(tǒng)在2014年初步投入運營。
俄羅斯格洛納斯
特點:抗干擾能力強
格洛納斯由24顆衛(wèi)星組成,盡管其定位精度比GPS、伽利略略低,但其抗干擾能力卻是最強的。格洛納斯項目是前蘇聯(lián)在1976年啟動的項目,最初開始的時候就是軍用性質(zhì)。蘇聯(lián)解體以后,由于缺乏足夠的經(jīng)費,格洛納斯的計劃不斷延遲。
2011年11月,隨著一顆“格洛納斯-M”衛(wèi)星發(fā)射成功,該系統(tǒng)額定24顆衛(wèi)星已全部在軌工作,另有4顆在軌備份,從而實現(xiàn)全球覆蓋。
中國北斗
特點:短信和導(dǎo)航結(jié)合
北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是中國正在實施的自主發(fā)展、獨立運行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由空間段、地面段和用戶段三部分組成,預(yù)計由30顆以上衛(wèi)星組成。
與美國GPS系統(tǒng)、俄羅斯格洛納斯系統(tǒng)、歐洲伽利略系統(tǒng)相比,把短信和導(dǎo)航結(jié)合是中國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的獨特發(fā)明。一般來講,世界上其他的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)只是告訴用戶什么時間、在什么地方,而北斗系統(tǒng)除此之外還可以將用戶的位置信息發(fā)送出去,使用戶想告知的其他人獲知用戶的情況。
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GPS衛(wèi)星導(dǎo)航構(gòu)成特點
編輯全球定位系統(tǒng)由三部分構(gòu)成:⑴地面控制部分,由主控站(負責(zé)管理、協(xié)調(diào)整個地面控制系統(tǒng)的 工作)、地面天線(在主控站的控制下,向衛(wèi)星注入尋電文)、監(jiān)測站(數(shù)據(jù)自動收集中心)和通訊輔助系統(tǒng)(數(shù)據(jù)傳輸)組成;⑵空間部分,由24顆衛(wèi)星組成,分布在6個道平面上;⑶用戶裝置部分, 主要由GPS接收機和衛(wèi)星天線組成。
全球定位系統(tǒng)的主要特點:⑴全天候;⑵ 全球覆蓋;⑶三維定速定時高精度;⑷快速省時高效率;⑸應(yīng)用廣泛等。
1、定位精度高
單擊定位精度優(yōu)于10m,采用差分定位,精度可達厘米級和毫米級。應(yīng)用實踐已經(jīng)證明,GPS相對定位精度在50KM以內(nèi)可達10-6,100-500KM可達10-7,1000KM可達10-9。在300-1500M工程精密定位中,1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小于1mm,與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較,其邊長較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。
2、觀測時間短
隨著GPS系統(tǒng)的不斷完善,軟件的不斷更新,目20KM以內(nèi)相對靜態(tài)定位,僅需15-20分鐘;快速靜態(tài)相對定位測量時,當每個流動站與基準站相距在15KM以內(nèi)時,流動站觀測時間只需1-2分鐘,然后可隨時定位,每站觀測只需幾秒鐘。
GPS衛(wèi)星導(dǎo)航主要用途
編輯全球定位系統(tǒng)的主要用途:⑴陸地應(yīng)用,主要包括車輛導(dǎo)航、應(yīng)急反應(yīng)、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監(jiān)測、地殼運動監(jiān)測、 市政規(guī)劃控制等;⑵海洋應(yīng)用,包括遠洋船最佳航程航線測定、船只實時調(diào)度與導(dǎo)航、海洋救援、海洋探寶、水文地質(zhì)測量以及海洋平臺定位、海平面升降監(jiān)測等;⑶航空航天應(yīng)用,包括飛機導(dǎo)航、航空遙 感姿態(tài)控制、低軌衛(wèi)星定軌、導(dǎo)彈制導(dǎo)、航空救援和載人航天器防護探測等。
GPS衛(wèi)星導(dǎo)航衛(wèi)星類
編輯GPS衛(wèi)星接收機種類很多,根據(jù)型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型;根據(jù)用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。
經(jīng)過20余年的實踐證明,GPS系統(tǒng)是一個高精度、全天候和全球性的無線電導(dǎo)航、定位和定時的多功能系統(tǒng)。GPS技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為多領(lǐng)域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。
GPS衛(wèi)星導(dǎo)航應(yīng)用
編輯gps全球衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)在民用領(lǐng)域的應(yīng)用,除了專業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域以外,隨著近代人們生活品質(zhì)的要求與提升,都市建設(shè)與交通運輸?shù)目焖侔l(fā)展,使得汽車導(dǎo)航技術(shù)與各式觀光旅游資訊蓬勃發(fā)展,也連帶gps迅速發(fā)展,令大家驚奇其所帶來的便利與強大功能,而相關(guān)生活應(yīng)用的gps產(chǎn)品與應(yīng)用,也如雨后春筍般出現(xiàn)。比如車載gps的出現(xiàn),給駕車者提供了極大地方便,隨著中國私人汽車保有量的增長及用途的轉(zhuǎn)變,gps車載系統(tǒng)市場容量不斷增長。有車族進行中短途的商業(yè)旅行和假日旅游已經(jīng)司空見慣,車載導(dǎo)航系統(tǒng)可以為私人汽車車主提供豐富的道路資訊。在北京,隨著奧運的臨近,北京市計劃在2008年之前給全市的700多條線路,數(shù)萬臺公共汽車安裝gps監(jiān)控系統(tǒng),北京的出租車也將于2008年之前完成gps監(jiān)控系統(tǒng)的安裝,奧運期間估計物流量為3億噸,建立物流控制與管理系統(tǒng)成為北京經(jīng)濟發(fā)展和籌備奧運的重大舉措之一,難以想象如果沒有gps智能調(diào)度系統(tǒng)僅依靠傳統(tǒng)交通指揮,北京奧運期間巨大的交通流量如何順暢疏導(dǎo)。國外的gps應(yīng)用更為廣泛,比如整合gps,gis與gsm的協(xié)尋裝置在歐美國家已成為風(fēng)潮,此類協(xié)尋裝置可置于家中老人,兒童或?qū)櫸锷砩希舭l(fā)生協(xié)尋事件時,家人透過gsm聯(lián)系協(xié)尋器,協(xié)尋器會自動由發(fā)射器送出gps定位訊號,在無gps定位訊號時,也可亦可通過過gsm定位方式,于手機或網(wǎng)絡(luò)地圖上得知協(xié)尋對象位置。
GPS衛(wèi)星導(dǎo)航前景
編輯由于GPS技術(shù)所具有的全天候、高精度和自動測量的特點,作為先進的測量手段和新的生產(chǎn)力,已經(jīng)融入了國民經(jīng)濟建設(shè)、國防建設(shè)和社會發(fā)展的各個應(yīng)用領(lǐng)域。
隨著冷戰(zhàn)結(jié)束和全球經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展,美國政府宣布2000年至2006期間,在保證美國國家安全不受威脅的前提下,取消SA政策,GPS民用信號精度在全球范圍內(nèi)得到改善,利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到20米,這將進一步推動GPS技術(shù)的應(yīng)用,提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量,刺激GPS市場的增長。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測,在美國,單單是汽車GPS導(dǎo)航系統(tǒng),2000年后的市場將達到30億美元,而在中國,汽車導(dǎo)航的市場也將達到50億元人民幣。可見,GPS技術(shù)市場的應(yīng)用前景非常可觀。
- 參考資料
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- 1. GPS定位系統(tǒng)介紹 .電子工程世界網(wǎng)[引用日期2012-11-07]
- 2. 四大導(dǎo)航介紹 .浙江科技新聞網(wǎng)[引用日期2012-10-29]
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