GPS應用基礎(chǔ)知識之一

1． GPS系統(tǒng)組成

????? GPS gloabal Positioning System,這玩意是美國人搞的。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。

????? 簡單嘮叨嘮叨

????? 先說說設(shè)備， 當然大個的都是老美給咱準備好的，

????? 地上，有一個主控制站，當然在老美的本土了，在科羅拉多。三個地面天線，五個監(jiān)測站，分布在全球。主要是收集數(shù)據(jù)，計算導航信息，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顆運行，3顆備用。這些衛(wèi)星已經(jīng)更新了三代五種型號。衛(wèi)星發(fā)射兩種信號：L1和L2。L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。衛(wèi)星上的時鐘采用銫原子鐘或銣原子鐘，計劃未來用氫原子鐘，比我的手表準。

????? 手里，就是接收機了。大大小小，千姿百態(tài)，有袖珍式、背負式、車載、船載、機載什么的。一般常見的手持機接收L1信號，還有雙頻的接收機，做精密定位用的。

????? 2．關(guān)于GPS接收機

????? GPS現(xiàn)在一般都是12通道的，可以同時接收12顆衛(wèi)星。早期的型號，比如GARMIN 45C就是8通道。GPS接收機收到3顆衛(wèi)星的信號可以輸出2D（就是2維）數(shù)據(jù)，只有經(jīng)緯度，沒有高度，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。但是因為地球自己的問題，不是太標準的圓，所以高度數(shù)據(jù)有一些誤差。現(xiàn)在有些GPS接收機內(nèi)置了氣壓表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，這些機器根據(jù)兩個渠道得到的高度數(shù)據(jù)綜合出最終的海拔高度，應該比較準確了。

????? GPS接收機的第一次開機，或者開機距離里上次關(guān)機地點超過800KM以上，因為接收機里存儲的星歷都對不上了，所以要在接收機上重新定位。

????? GPS接收機的使用要在開闊的可見天空下，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)星的信號接收，和可接收信號的衛(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接收機提供的定位精度就會比較高。

????? 3．定位精度

????? 談到定位精度，就得說說SA和AS.

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

????? GPS的信號有兩種C/A碼，P碼。

????? C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機利用C/A碼計算定位。美國在90代中期為了自身的安全考慮，在信號上加入了SA (Selective Availability)，令接收機的誤差增大，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碼只能美國軍方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P碼上加上的干擾信號。

????? 總之，老美也是挺累的。發(fā)了一大堆衛(wèi)星用于軍用定位。然后覺得不值，想賺點錢，于是開發(fā)信號給民用，精度還不能太高，可精度低了大家又罵娘。因為GPS掌握在老美的手中，雖說免費使用，可是其他國家用著也不踏實，前兩天打阿富漢是，美國就把該地區(qū)的GPS信號做了處理，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)，只能定位自己國家和附近的地區(qū)，而且目前只用于軍方。