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GPS普及讲座讲义-GPS原理GPS普及讲座讲义-GPS原理 闲人一个引言自从人类诞生以来，就一直为出行问题困扰：我在哪里？应该向哪个方向走？从远古时候起人类就开始用标记的方法来记录线路，不过这种普通标记物有很多缺点：万一标记物被雪盖住怎么办？如何用标记物标记不同的线路？虽然后来地图被发明了，不过在过去的几千年中，使用地图及确定位置依然是只有专业人员才能完成的事情。 时光进入20、21世纪，这个问题终于有了一个简单的解决办法，那就是GPS-全球定位系统。GPS系统的使用带来了导航、测量、地图制作行业一系列的革命，并广泛应用于各行各业，这些例子大家在电视、报纸和杂志上已经看到很多了。在以下的时间中，咱们讲讲GPS系统原理的三个方面：1. GPS的产生背景和历史演变2. 基本的信号结构、误差及准确率3. 数据纠正技术-如何提高定位准确率第一节 GPS的产生背景和历史演变那么GPS全球定位系统究竟是什么东西呢？它是一套美国军方设计的，以航天技术为基础的导航与定位系统。这套系统可以使美军士兵独立测定精度为10米以下的自己的位置。这个独立测定非常重要：在实际使用中，如果这套系统需要士兵发射电波确定自己位置的话，会很容易地被敌方侦测到自己的实际位置，所以整个地面接收系统需要完全被动接收信号。现在我们国家的北斗卫星导航系统还不能做到这一点：北斗卫星的用户需要通过无线电发射位置请求信息到卫星，并从卫星接收自己的位置信息。由于美国全球战略的需要，这套系统需要覆盖全世界，并且的用户接收端的成本要非常低，因为系统的设计要求是每个士兵、每台军车都要安装接收系统。一、 频率与定位精度GPS并不是世界上第一个无线电导航系统，早在第二次世界大战以前，就已经出现了无线电导航系统。最早人们采用的是长波信号，波长长达26公里，因为长波信号可以轻易地被电离层反射，所以美国的OMEGA系统用了八个发射器就把信号覆盖了全球。不过因为信号波长比较长，定位精度受到很大影响：OMEGA系统的精度只有六公里。为提高定位精度，只有提高无线电信号频率，但是借助电离层反射的全球覆盖就受到了影响：波长越短的信号，直线传输特性越强，同时不能被电离层反射：通过把波长减小到2.6公里，LORAN系统倒是把定位精度提高到450米了，可全球只有10%的面积被信号覆盖。自从1957年有了卫星，科学家的兴趣自然就转到这上面来了：卫星可以发射短波长信号，穿透电离层覆盖半个地球的面积。从20世纪60年代开始，美军就不断地试验并改进以卫星为基础的无线电导航系统，从最早的TRANSIT，到NAVSTAR, 一步一步地把GPS系统进行完善并降低接收系统成本。随着接收系统的成本不断降低，很多有商业头脑的人预见到了GPS系统的民用市场的广大，把GPS扩展到民用的呼吁在美国国内越来越高。不过最终促成此事的是一桩悲剧：1983年，韩国的KAL-007航班因为迷航误入前苏联领空，被前苏联战斗机击落，机上乘客和机组人员无一生还。那会儿GPS还没有投入民用，民用航班的导航主要靠无线电信标，万一地面信标站或机上系统有故障，那麻烦就大了。于是美国前总统里根于1984年正式宣布：开放GPS信号的民间使用，无偿提供服务。从1989年2月开始，真正用于实用的BLOCK II 卫星开始发射升空。到1993年12月，美国国防部宣布GPS系统初步完成，由24颗BLOCK I 和 BLOCK II 卫星组成。1995年7月，美国国防部宣布GPS系统完全完成，由24颗BLOCK II卫星组成。二、 GPS系统组成整个GPS系统由三部分组成：控制部分，空间部分，用户端空间部分和控制部分由美国军方维护，主要是保证卫星正常工作及其发送的信号准确无误。用户端就是大家平常用的GPS接收机，虽然形式多种多样，但基本操作都是接收卫星信号并计算接收机所在位置。在空间部分，美军布置了24颗BLOCK II卫星，由ROCKWELL公司制造，星重900公斤，包含太阳能极板为5米宽，设计使用寿命为7.5年。卫星轨道距地面20200公里，轨道面与地球赤道面夹角为55度，轨道面之间与赤道面的交线的夹角为60度，每个轨道面布置4颗卫星，所以总卫星数是6个轨道面乘以4为24颗。其中21颗正式使用，3颗备用。每颗卫星每12个小时绕地球一周。三、 GPS定位原理GPS接收机的定位实际是就是通过计算接收机距不同卫星的距离来完成的：如果接收机知道它离第一颗卫星的距离，接收机在宇宙中可能的位置就是一个球；如果接收机同时知道它离第二颗卫星的距离，接收机可能的位置就是两个球的交线；如果接收机同时知道它离第三颗卫星的距离，那么接收机的可能位置就是三个球的两个交点。那这两个交点到底哪个是真正的位置点呢，其实非常好判断：一个点在距离地表10公里之内，一个点在距离地表几千公里以外，你说哪个是？那么大家都知道，GPS需要至少四颗卫星来定位，那这第四颗卫星是怎么回事呢？四、 第四颗卫星的用处无线电波以每秒30万公里传输，从卫星发射信号到接收机收到信号，只需要大概0.06秒。如果接收机的时间精度是百万分之一秒，那末折算出来的距离误差就是300000000/100000000=300米。在卫星上的钟是四个原子钟，精确地同步到精度为几十亿分之一秒。可接收机的时钟是普通石英钟，精度远达不到百万分之一秒，如果也用原子钟的话，重量咱们先不说，每个原子钟造价是二十万美金，那还有谁用的起呀？所以，第四颗卫星的信号实际上是提供时间基准，给GPS接收机用来计算接收机距离其他三颗卫星的距离：有了时间基准，接收机就可以测量从其他三颗卫星到达接收机的时间，然后把时间转换成距离。大地基准面（Datum）椭球体基准面(WGS84) 高度 本贴包含图片附件: 投影：从球面坐标到直角坐标 本贴包含图片附件: 经纬度 【投影】= 直角坐标直角坐标系的好处：直观、可以快速手工计算距离、方向；常见基准面和投影方法WGS 84基准面，北京54基准面，西安80基准面。 高斯-克吕格投影(Gauss-Kruger)，又叫横轴墨卡托投影(Transverse Mercator)。6分带通用横轴墨卡托投影UTM。Lambert投影系主要知识点回顾地球是不规则的“土豆状”球体。高度的计算是基于“虚拟”椭球体和大地基准面的定义。WGS 84是GPS常用的基准面，它和国内常用的北京54、西安80坐标系使用不同的椭球体和基准面。经纬度坐标可以通过投影变换转成直角坐标如UTM坐标。对于户外穿越，我们推荐尽可能的使用WGS84基准面和UTM坐标。GPS卫星及轨道分布GPS信号及用途定位：三颗星信号可以计算（X，Y，T）；四颗星信号可以计算（X，Y，Z，T）。最精确的民用时间计量器，误差百万分之一秒。？ 用钟表来定位 ？！用GPS进行定位的质量监控 （三颗星计算X,Y；四颗星计算X,Y,Z)熟练使用装备比拥有技术装备还要重要！不断练习和思考，才能从“偶然”的潇洒到达“必然”的自由境界，并抛弃那种高技术装备带来的“虚假安全感”。 本贴包含图片附件: 车载GPS五点使用须知带你全面了解GPS车载导航系统详细介绍了车载GPS的行业概况、国内发展、产品及功能，本文将就实际应用中的几点问题向您作一介绍，以供参考。一、电子地图是GPS的灵魂:电子地图对于车载GPS就如同windows对于电脑一般的意义。在国内，生产电子地图的企业不但必须要取得国家测绘局的相关许可，而且要按照我国关于出版物管理的现行规定进行开发，这样就使得电子地图的厂家门槛很高，许多希望介入电子地图产品的企业难以直接从事开发和销售的相关工作。 在市场上，一般正版的电子地图售价都在万元以上，而有些盗版电子地图仅卖元，用这样的电子地图装备出来的产品的可信度便大打折扣。这种电子地图只是利用盗用原版电子地图甚至过期的电子地图和产品简单相加在一起的方法，产品的正确性和售后服务很差，消费者在决定购买之前一定要了解清楚。另外，随着城市建设的快速发展，电子地图的升级是否有保障，也是消费者应该关注的问题之一。二、不要用当作车辆防盗装置？技术在车辆跟踪与调度方面的应用，兴起于世纪年代末的欧美发达国家，至今已有十几年的历史。从应用实践看，利用技术对移动目标进行跟踪监控能够为车辆应用单位带来管理上、经济上的效益。这些国家的政府部门也对在车辆应用方面从政策上，经费上给予支持，因此，在车辆应用方面越来越普及。在我国技术应用于车辆管理断断续续也将近十年了，但效果却远远不如国外成功。 大部分消费者都知道“”，但对“”的了解仅仅停留在名词的概念上，而“跟踪”“防盗”“防劫”“远程断油断电”“远程开启车门”等一些安防用语的频繁使用，更给人们一种印象：是一种车辆跟踪防盗器。殊不知，在车辆出险时，车辆跟踪系统能够根据报警信息所包含的由提供的时空属性来确定报警车辆的位置，从而做出相应的反应。但这绝不意味着等于车辆防盗装置。在车辆上应用功能朝两个方向发展：一是监控管理，一是导航。技术应用于车辆监控管理上的产品是大众所熟知的车辆技术防盗器。而导航产品则成为了越野发烧友的最爱。 三、车载GPS只能作为你行车的辅助工具： 前面已经提到，GPS技术最初是作为军用技术出现的，而现在民用级的GPS工具不论是车载GPS还是其他产品仍然使用的是美国24星定位系统，美国对于民用级别的GPS的使用是有严格限制的，而且会在信号中加入许多屏蔽和干扰，使得定位精度不会象GPS生产厂家所说得那样高，有时候误差有可能会达到数十公里。另外车载GPS的使用条件也会影响定位精度，我们知道GPS的工作原理是通过卫星信号的发射和接受来确定位置的，在允许角度下接受的卫星信号越多越强自然地位精度也就越高。但是在今天的条件下，无论是城市中的钢筋混凝土还是乡村的高山森林，都会影响和吸收一部分信号，从而会造成定位的偏差。所以说，车载GPS的定位精度并不象广告所描述的那样，而是受到众多客观因素制约的。GPS只能作为行车的一个辅助的工具，有一篇文章虽然很风趣，但也反映了一些实际问题：四、各种品牌GPS产品存在差别从设计从原理上来说，车用产品看起来不是十分复杂，但并不是任何具备电子工程背景知识的技术员和企业都可以设计制造车载产品。 据专家介绍，车辆应用产品是集技术、技术、通讯技术和计算机网络技术为一体的高科技产品，而应用于汽车上的产品，更需要其在技术上、质量上适应于汽车的恶劣环境。国际上有名的车载设备生产厂家的经验表明，任何一种新型车载设备从投产到真正的稳定，一般要经过两年到三年时间的“使用改进再使用再改进”这样一个过程。这种在使用中不断改进产品的设计，使产品趋于稳定的过程是任何厂家也不能跳过的过程，这种经验本身就是一种宝贵的财富。 而在国内许多车用设备生产厂家，往往忽略了这种经验积累过程的重要性，为了占领市场，常常是产品刚从实验室出来就开始规模产品营销，结果安装到车上后根本无法正常使用，不得不派技术人员常驻调试或批量返回。国内目前还没有关于车载设备的标准，一些公司急功近利，对于车辆安装设备缺少真正的理解，买来接收芯片进行组装。因此车载设备开发不足存在很多问题，返修率非常高。厂家疲于应付设备的返修，如何改变产品的质量和科技含量？ 五、该花多少钱装？ 随着应用领域的不断扩大，人们对于车用产品的热情也随之增长。然而，国内用户对车载设备的价格要求也是相当苛刻。最近几年，随着市场的逐步展，用户对于车载GPS的价格的预期值直线下降，从最初的1万元左右的价格到现在期望用几百元就可以得到功能齐全的产品。 当然，我们并不是说只有高价的产品才是功能齐全、质量可靠的。但是这种价格要求使得不少车载生产厂家疲于满足用户的价格期望而不断地改变产品设计和选用的部件，不能有足够的时间和经费完善产品的技术设计和提高产品的质量，而车用产品是一种工业用产品，应该采用工业用的部件，而工业用元器件与普通民用元器件在价格上可以有几倍的差异。由于产品质量不过关，销售初期的车用产品的返修率和更换率奇高，售后服务跟不上，其结果是用户对应用设备的积极性受到打击。实际上在技术和产品还没有得到实践验证和用户认可的阶段，就开始打价格战是一种不成熟的行为。GPS全球卫星定位系统(至尊型)定位监控导航于一体的最新设备gps系列-星码GPS全球卫星定位系统(至尊型) 产品说明： 配置:HP2210掌上电脑（PDA）外置512M的CF记忆卡导航车充线组PDA版本的全国电子导航定位地图第六代GPS主机车外扩音喇叭断油断电设备四键摇控器十二键摇控器震动感应器全国电子定位地图GPS接收器监控解码器超声波压力侦测器功能:1、 用户拥有自主性监控中心，自主定位监控2、 免监控服务费，免短信传输费，免上网费3、 同时拥有本公司GSM的B型所有功能。4、 拥有自主导航功能，可进行车上免费导航5、 电话远程摇控断油/断电 Last edited by 了望 on 04-11-08 at 13:01 本贴包含图片附件: 我的GPS导航，给要配这个东西的人当个参考吧东西是国庆前买的，由于比较忙今天才有空把东西搬上来1台HP1940掌上电脑1个NAVMAN 4100兰牙GPS1套正版灵图软件1片512M的SD卡首先是掌上电脑，由于价格原因选择了1940，所以只能使用兰牙GPS了，还好使用下来兰牙一直很正常，操作和设置也很简单，没让我失望。接着考虑了几种兰牙GPS，从HOLUX的到PRETEC，最后还是选择了比较贵的NAVMAN4100，不为什么，就看中它的续航能力，如果我准备的4套充电电池用完了也只要买3个7号电池就可以继续上路啦（当然它也配有车充，不用担心没电）。工作很正常，没有出现任何传说中的兼容性问题，性能也不错。那些出现问题的可能是出站入站端口没选好。软件参考大家的意见，选了灵图，怎么说呢，叫做国内最好的导航软件，可是导航的水平还是不要提了，地图不够精确，线路设计不够智能，只能说凑活着用了，只是劝大家还是要相信自己，不能相信这个东西。安装嘛，很简单的，我1没使用支架，2没有对车内部置进行任何改动，把GPS往车上一放，把1940连皮套往前面板那个空位一放就算好了，够简单吧，一分钱都没多花，用下来也不比那些专用支架差，不信看图。这么用下来，也跑了不少地方，发现国内的卫星导航主要问题还是在软件上面，地图的够详细，资料不够多，更新不够快。最好还是配本地图册使用更保险，否则会把你往羊肠小道上引，我一次就被它引着走了几十KM很烂很烂的山路，平时根本没人走的，害我差点背过气去。至于硬件没有任何问题了，除了电池的续航能力，我的兰牙GPS换次电池应该能使用20个小时以上吧，不过掌上电脑只能连续使用3-4个小时，所以如果跑长途配个车载电源是一定要有的。连接方面也很稳定，没有掉线的现象发生。最后就是希望灵图能大力改进软件啊，毕竟接近1K的价格，应该让大家觉得物有所值吧。 本贴包含图片附件: 04-10-22 23:16 购买GPS全过程-买家必读！我玩gps也是在去年的下半年，偶然一次见到车会的朋友有用，他推荐了北京的http:/www.i688.com，因为他就在哪儿买的，他感觉这家公司的产品和服务都不错 经过研究、琢磨、对比、我选择了www.i688.com。我先买了一只gm270u，好用！太好用了！后我又买了gm101手持机，好用性价比不错！自己开始做地图、学软件使用，时间不够用，跑长途记录航迹。好玩！我总结了一下购买gps的要点供大家参考！有不对之处请指教。一、要根据自己的用途和实力购买，如只是在笔记本电脑上用，那你只要买一只gps-mouse gm210就可以了，如果你喜欢登山和旅游，我建议你购买gm101手持机，它还可以通过usb与电脑连接做为接收器使用，它的地图还可以diy.二、品牌也很重要，品牌代表质量。三、最好能找一家正规公司，因为一开始都不太会用gps，如有使用上的问题，正规公司比较可靠。四、有条件最好当时测试一下，1、是可以学习如何使用，2、防止gps没有设置好耽误自己的时间，3、检查一下要买的gps好不好使用。五、我建议不要购买pda自带gps的系统，市面上有几款合一的pda我都用过，不是很好，1、gps与pda合一的机，pda部分自身的性能不是很好，与市面上的主流要差，2、合一的机的gps不能与其它的如笔记本电脑等配合使用，投资不能很好的发挥。3、合一的机一般都自带软件，软件不一定是我们喜欢使用的软件，没有可选余地。六、使用gps还有很重要的一点就是地图，现在市场上知名品牌的gps精度都可以，但国内的地图因国家有控制，所以有人工偏差，不是很准，所以购买完gps后,地图就是我们要考虑的另一个问题，有一好的gps加上好的地图才能发挥其最大功效。七、购买gps设备还要考虑一点，就是能一机多用，如以前的老本本能不能配合起来，新的电脑能不能配合使用，不用再多花钱。如我购买的270u它可以用在老本本（市场上老本本只有几百元），也可在新本本上用，还可在pcc掌上电脑上用，gm101有usb线可独立使用也可通过usb连到电脑上做为一个接收器使用。反正有一点就是让gps发挥最大效能。八、gps接收器的外壳也是一个要考虑的地方，一般gps接收器都在野外、室外、车中使用，对环境要求比较高，gps接收器的外壳最好采用工程塑料，不要只考虑外观好看，实用最重要。九、gps内部也不能忽视，gps的核心是主芯片，主芯片有好几种，最好采用美国sirf公司的，市场上的接收器品牌多，还要我们认准这颗“心”。十、建议想购买的朋友不要再购买接口的。现在新上市的笔记本都没有接口。十一、购买蓝牙gps的要注意，在市面上的语音导航软件中有的不支持蓝牙。十二、如想购买掌上电脑做为导航使用，一定要购买多接口的，最好机子上带cf口和sd口，好一点的掌上电脑还有蓝牙、红外等接口，因为现在市面上好一点的导航软件地图很大，必须装在cf卡或sd卡上。十三、现在随着蓝牙设备的普及，使用蓝牙gps的朋友越来越多，有朋友提到蓝牙的gps容易掉线，其实不然，蓝牙是一个新的技术，市面上有的pda的蓝牙部分有问题（如hp系列机型的蓝牙部分，英文机已有升级包修正了），现在如灵图软件已针对此问题把他们的软件修正了（早期的版本不行）没有掉线的问题了。十四、有朋友问蓝牙gps在笔记本上如何使用？现在市面上有的笔记本自带蓝牙功能，没有蓝牙功能的笔记本可加载蓝牙适配器（usb接口有点象u盘，进口适配给器200元左右，国产100多元，建议购买进口适配器，性能好很多）十五、经测试，有部分pda与gps的搭配不好，如老款的hp，新款的hp机配合很好用，联想的部分pda等，请购买时注意测试一下。自从有了gps，我又交了不少朋友，在www.i688.com也就是北京灏（hao)汇公司也见过咱们北京的好几位不同车会的老大和烧友。我会不断把我和朋友们购买gps的经验介绍给大家！有一款很好的出口的车充设备技术都是香港和台湾,中国大陆生产,用于出口,质量很好,价格285元,带有USB的充电接口,带有风冷功能,根据产品的温度调节风速,起到制冷的销售.长期有销售,请联系,发展全国销售商,020-22644189不能直接接！笔记本的电源要求很高，最好使用好一点的逆变器。tcl才240，有的100多的就不要用了。车载逆变器,美观有方便,使用更可靠.给笔记本的用户一个汽车上的常用工具,长期出口,给国人也用用,质量很好.发个图片给大家看看. 本贴包含图片附件: 您的位置：E-park产品购买中心：Haicom 101 GPS【商品名称：】Haicom 101 GPS【商品品牌：】Haicom【商品简介：】台湾进口，现货供应【发布日期：】2004年01月1日【商品等级：】精 品【商品型号：】【浏览次数：】120【售出次数：】0【市场价格：】￥850元【优惠价格：】780元【马上节省：】70元【产品折扣：】92.00%【上货数量：】20件【剩余数量：】20件【赠送积分：】分详细说明： 最新迷你型高感度GMOUSE，采用SONY PRO2 高效能芯片，大大缩小体积，平面大小只有4CM X 4CM 见方,而且是高感度的,定位超快。 产品特色：1.采用SONY卫星第二代高感度定位芯片（SONY PRO2 ）2.快速定位及追踪12颗卫星的能力3.芯片内建1920/频率搜索频道，提高接收传送搜寻卫星讯号的接收速度与能力4.超小体积,低耗电量5.完全支持NMEA 0183规格输出,方便你使用导航地图软件6.内建可充式备份锂电池,减少定位时间7.可搭改良式计算理论，提高不良环境下的信号接收能力和定位精准度8.配市面上任何一款地图软件硬件规格:1.最多可同时接收12颗卫星2.接收码:L1,C/A码3.快速启动:小于3秒4.暖启动:小于35秒5.冷启动:小于50秒6.更新速率:1HZ7.操作温度:-40 to +808.存放温度:-45 to +1009.天线类型:内建迷你陶瓷天线(信号灵敏度 -165dBW)10.尺寸: 40 * 40 *14.2 毫米11.重量:40克12.操作湿度:5% to 95%13.电源消耗: 80mA at 4.5-5.5V输入14.接口:PS2类型笔记本电脑专用的GPS定位导航系统（含USB转接线或者COM+PS/2转接线）：800元车载PDA专用的GPS定位导航系统（配备相应的车充数据线）： 800元具体可以配套的PDA型号有：HP36/37，38/39/22/54/55/41系列MIO528/558/336/338/339系列ViewSonic V35/V36DOPOD 686/696(XDA XDA2)ASUS A620ACER 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