GPS定位系统是什么？

全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统 。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、 全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。 全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的 工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分， 主要由GPS接收机和卫星天线组成。 全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。 全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、 市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。 GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。 经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。 GPS原理 24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。 由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。 事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。 由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。 GPS前景 由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。 随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景三、户外活动中GPS的典型用法 OK! 基本原理讲完了，现在我们已经到了户外，队员们的眼睛都注视着你和你手中的GPS，你有信心吗？如果还没有，那么继续看下面的介绍。 1.如何定位 现在全队已经到达徒步出发地，怎么也得把出发点的坐标纪录下来啊！很简单，打开GPS，趁大家整理行装的几分钟，GPS已经完成了查找卫星，自动跳到了数据页面，这时，按一下MARK（定位或者小旗子），GPS提示这是110号点，这是GPS自动顺序生成的航点，按确认，该航点就存下来了。当然，别忘让秘书纪录下这个点。 2、 如何确定离目标点的距离 下午3点，全队到达了一处休息的地方，女队员秋芷瘫倒在地：“队长，我们还有多远啊”？嘿嘿，这可难不倒我，出发前，我熬了一个通宵，早就把目标点的坐标输入到GPS里了，记得点号好像是“First END”。拿出GPS，开机后等待搜索卫星，几分钟后数据出来了，（这时顺手定个点，让秘书YY记下来，养成好习惯）然后按GOTO（导航），在点位表中找到“First END”点，按确认，这时屏幕显示 “距离 目标点”My END”5523M”，GOOD,“我们距离目标还有5.5公里”，笑熬浆糊大声宣布。说完，他看了一眼跟前的大山和崎岖的山路，补充说“直线距离”。这时，只听扑通、扑通几声，队员子欣、杨格、和VV当场晕倒。 3、 如何确定任意两点的距离 傍晚，终于到达当天的宿营地了。这时队员醉舞阳光问：“浆糊队长，从今天的出发点到明天的终点一共有多远啊？”出发点到终点，也就是从110点Second END, 这是个相对距离的问题啊，简单。打开GPS，不必等候寻找卫星（要等3分钟呢，多没面子啊），在航点表中找到110点，然后将光标移到下面的参照点（Refenrence）栏，输入Second END，OK！GPS马上 就算出来，110点距离参照点Second END 16.8KM。 4、在GPS的指导下向正确的方向前进 多数GPS存在一个伟大的问题，就是没有内置指南针，当您让它导航－Second END的时候，它只会告诉您“距离目标点3公里，方位角度80度”。3公里好理解，80度怎么找呢？好办，手持GPS,将它的脑袋对着正北方，（您的脑袋也对着正北方）。什么？北在哪？看指南针啊！OK，找到北了，这时，GPS会有个指向Secong END的箭头，大约指向您的右手偏前一点。明白了吧！GPS的方位角是以正北作为0度，正东为90度，正南为180度，正西为270度。让地图、GPS、指南针和您的脑袋都面朝北方，看起来就会比较方便。 如果没有指南针，GPS在移动状态下，也可以测出您的前进方向和速度，以此可以找“北”，但是如果在山沟里，可就麻烦了。我曾经在菊花台下面的直沟里，为了找北，连续走了6个来回，摔了3个跟头（因为我要保持一定的行进速度，直线，眼睛还得看着屏幕，才能测出方向），也怪老天不长眼睛，那天阴天，没有太阳。从那以后，我每次出去都带3个指南针。 5、GPS的典型参数设置 首先要把GPS设置成公制，美国佬用的是英制，mile，1 mile大约17xx米，哪有我们的1KM＝1000米好计算（所以他们发明了计算机）。其次，把经纬度格式调整成“hddd*mm"ss”(度.分.秒)格式或者“hddd*mm.mmm”(度.分. 分)格式。然后，确认地图投影为wgs84，时区在+8区（中国在东8区）。 6、经验和技巧 一般电池可以连续使用20小时，我一般是在用的时候才打开，一天走下来，开个7-10次就差不多，按这样的方式，一副电池可以上10次山。在每次定点的时候，最好作纪录或者录音，（或者请秘书纪录），因为GPS点位号是用数字自动生成的，点多了，再好的脑子也记不住。一定要和与指南针配合使用，要不，就是有GPS也找不到北。要在开阔地使用GPS，山沟里，密林里，就得碰运气了。坐车的时候，车窗旁也勉强可以使用。每次活动，一般纪录5－10个点就差不多了 收起