【圖】Gps衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)及入門推薦

　　Gps衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)知識(shí)入門-特點(diǎn)-分類篇:Gps衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)及入門推薦.

　　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

　　先說說設(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)榈厍蜃约旱膯栴}，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)綜合出終的海拔高度，應(yīng)該比較準(zhǔn)確了。

　　GPS接收機(jī)的次開機(jī)，或者開機(jī)距離里上次關(guān)機(jī)地點(diǎn)超過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(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。

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　　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(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。然后覺得不值，想賺點(diǎn)錢，于是開發(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，雖說免費(fèi)使用，可是其他用著也不踏實(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)，只能定位自己和附近的地區(qū)，而且目前只用于軍方。

　　GPS應(yīng)用知識(shí)2

　　講的東西比較枯燥，但是有用啊，可以拿去和別人神侃。

　　1. GPS的設(shè)置

　　GPS拿到手，如果是新機(jī)器要定位，上次已經(jīng)提到了。另外，還有一些設(shè)置，常用的有坐標(biāo)系、地圖基準(zhǔn)、參考方位、公制/英制、數(shù)據(jù)接口格式什么的。

　　坐標(biāo)系：常用的是LAT/LON和UTM。LAT/LON就是經(jīng)緯度表示，UTM在這里就不管他了。

　　地圖基準(zhǔn)：一般用WGS84。

　　參考方位：就是北在哪里。北在哪里呢?實(shí)際上有兩個(gè)北，磁北和真北呀(簡(jiǎn)稱CB和ZBY)。

　　指南針指的北就是磁北，北斗星指的北就是真北。兩者在不同地區(qū)相差的角度不一樣的，地圖上的北是真北。

　　公制/英制：自己選吧，我用公制。

　　數(shù)據(jù)接口格式：這得細(xì)談?wù)?。GPS可以輸出實(shí)時(shí)定位數(shù)據(jù)讓其他的設(shè)備使用，這就牽扯到了數(shù)據(jù)交換協(xié)議。幾乎現(xiàn)在所有的GPS接收機(jī)都遵循美國(guó)海洋電子協(xié)會(huì)(National Marine Electronics Association)所指定的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，這一標(biāo)準(zhǔn)制訂所有航海電子儀器間的通訊標(biāo)準(zhǔn)，其中包含傳輸資料的格式以及傳輸資料的通訊協(xié)議。NMEA協(xié)議有0180、0182和0183三種，0183可以認(rèn)為是前兩種的超集，現(xiàn)在正廣泛的使用，0183有幾個(gè)版本，V1.5 V2.1。所以，如果大家的GPS接收機(jī)如果要聯(lián)上筆記本里通用的GPS導(dǎo)航程序，比如OZIEXPLORER和俺的GPSRECEIVER，就應(yīng)該選擇NEMA V2.0以上的協(xié)議。NMEA規(guī)定的通訊速度是4800 b/S?，F(xiàn)在有些接收機(jī)也可以提供更高的速度，但說實(shí)話，沒有什么用，4800就足夠了。

　　象GARMIN，自己有一個(gè)mapsource軟件，為了不讓其他品牌的GPS使用該軟件，就設(shè)計(jì)了私有的GARMIN協(xié)議，只有GARMIN的機(jī)器才能輸出這種數(shù)據(jù)，而MAPSOURCE只能接收GARMIN協(xié)議，這樣一來MAPSOURCE就只能讓GARMIN的機(jī)器使用，打倒打倒!!!

　　2.經(jīng)緯度的表示

　　再講講數(shù)據(jù)表示吧。一般從GPS得到的數(shù)據(jù)是經(jīng)緯度。經(jīng)緯度有多種表示方法。

　　1.) ddd.ddddd， 度 . 度的十進(jìn)制小數(shù)部分(5位)

　　2.) ddd.mm.mmm，度 . 分 . 分的十進(jìn)制小數(shù)部分(3位)

　　3.) ddd.mm.ss, 度 . 分 . 秒

　　不是所有的GPS都有這幾種顯示，我的GPS315只能選擇第二種和第三種

　　一度是多遠(yuǎn)呢?如果這么問，可就太外行了。

　　在LAT/LON坐標(biāo)系里，緯度是平均分配的，從南極到北極一共180個(gè)緯度。地球直徑12756KM，周長(zhǎng)就是12756*PI，一個(gè)緯度是 12756×PI /360 = 111.133 KM (先說明白，不精確啊)。

　　經(jīng)度就不是這樣啦，只有在緯度為零的時(shí)候，就是在赤道上，一個(gè)經(jīng)度之間的距離是111.319KM，經(jīng)線隨著緯度的增加，距離越來越近，交匯于南北極。大家想想，沒錯(cuò)吧。所以經(jīng)度的單位距離和確定經(jīng)度所在的緯度是密切相關(guān)的，簡(jiǎn)單的公式是：

　　經(jīng)度1°長(zhǎng)度=111.413cosφ，在緯度φ處。 (這個(gè)公式也不精確呀，蒙人還可以)

　　做題：北京的經(jīng)度119度，緯度40度。單位經(jīng)度，單位緯度各是多少?

　　答： 單位緯度111.133KM 單位經(jīng)度111.413×COS 40 = 85.347KM

　　講這些的用途就是容易理解經(jīng)緯度的表示。

　　1.)ddd.ddddd，在北京，緯度一位小數(shù)增1，實(shí)際你走了多少?大約1.1M

　　經(jīng)度一位小數(shù)增1，實(shí)際你走了多少?大約0.85M

　　2.) ddd.mm.mmm，在北京，緯度一位小數(shù)增1，實(shí)際你走了多少?大約1.85M

　　經(jīng)度一位小數(shù)增1，實(shí)際你走了多少?大約1.42M

　　3.) ddd.mm.ss，在北京，緯度秒增1，實(shí)際你走了多少?大約30.9M

　　經(jīng)度秒增1，實(shí)際你走了多少?大約23.7M

　　說的都不是精確的公式，一般估計(jì)大致的數(shù)字沒有問題。