GPS定位技术与用途

GPS又称为全球定位系统（Global Positioning System），是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航、定位系统。

GPS又称为全球定位系统（Global Positioning System），是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，具有海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航、定位系统。

GPS基本定位原理：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息用户接收到这些信息后经过计算求出接收机的三维位置三维方向以及运动速度和时间信息。

基于ARM的GSP定位系统，将其数据接收装置安装在待跟踪的物体上，数据接收装置通过接收GPS信号解析待跟踪物体的定位信息，数据接收装置再通过无线射频向数据处理装置发送待跟踪物体的定位信息，数据处理装置处理接收到的定位信息，实现物体远距离定位的目的。也就是说，GPS定位是在被定位的物体或是设备上安装GPS装置，通过卫星去获取GPS装置的位置信息，然后将位置信息传递给控制端的一个过程。

 

GPS之用途

GPS系统的应用十分广泛，可以用GPS信号进行海、空和陆地的导航导弹制导、大地测量和工程测量的精密定位、时间的传递和速度的测量、交通管理和汽车导航、航空和海运、老人小孩的看护、紧急救援等

GPS的组成系统

GPS组成系统包括三大部分：

空间部分—GPS卫星星座；

地面控制部分—地面监控系统；

用户设备部分—GPS信号接收设备。

 

GPS卫星星座

由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座记作（21+3）GPS星座。24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内轨道倾角为55度各个轨道平面之间相距60度即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。

在两万公里高空的GPS卫星当地球对恒星来说自转一周时它们绕地球运行二周即绕地球一周的时间为12恒星时。这样对于地面观测者来说每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同最少可见到4颗最多可见到11颗。在用GPS信号导航定位时为了结算测站的三维坐标必须观测4颗GPS卫星称为定位星座。这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时甚至不能测得精确的点位坐标这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时的导航定位测量。GPS工作卫星的编号和试验卫星基本相同。

 

地面监控系统

对于导航定位来说GPS卫星是一动态已知点。星的位置是依据卫星发射的星历—描述卫星运动及其轨道的的参数算得的。每颗GPS卫星所播发的星历是由地面监控系统提供的。卫星上的各种设备是否正常工作以及卫星是否一直沿着预定轨道运行都要由地面设备进行监测和控制。地面监控系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准—GPS时间系统。这就需要地面站监测各颗卫星的时间求出钟差。然后由地面注入站发给卫星卫星再由导航电文发给用户设备。GPS工作卫星的地面监控系统包括一个主控站、三个注入站和五个监测站。

 

GPS信号接收设备

GPS信号接收设备的功能是捕获到按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对所接收到GPS信号进行变换&放大和处理以便测量出GPS信号从卫星到接收设备的传播时间、解译出GPS卫星所发送的导航电文、实时地计算出测站的三维位置位置甚至三维速度和时间。

GPS卫星发送的导航定位信号是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户只要拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的装置即GPS信号接收设备，就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。

静态定位中GPS接收机在捕获和跟踪GPS卫星的过程中固定不变接收机高精度地测量GPS信号的传播时间利用GPS卫星在轨的已知位置解算出接收设备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信号接收机所位于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）。载体上的GPS接收机天线在跟踪GPS卫星的过程中相对地球而运动接收机用GPS信号实时地测得运动载体的状态参数（瞬间三维位置和三维速度）。

GPS接收设备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置于测站附近的适当地方用电缆线将两者连接成一个整机。也有的将天线单元和接收

单元制作成一个整体观测时将其安置在测站点上。