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卫星导航定位界的大佬——GPS
星期二 | 2017-07-03 13:49:44    阅读:2589   发布文章

提起导航系统就想到GPS,提起GPS就想到导航系统,不得不说GPS早已进入我们生活的方方面面,现在大家基本已经将GPS与导航系统画上等号,其实GPS是目前应用最广泛的卫星导航定位系统,但却不是唯一的,俄罗斯有格洛纳斯,中国有北斗,欧洲有伽利略。但GPS导航界老大的地位确实是很难撼动的,下面就先详细说说这GPS到底是个啥。

GPS的全称是全球卫星定位系统,是美国从上世纪70 年代开始研制,历时20 余年,耗资200 亿美元,于1994 年全面建成,海陆空全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统,具有全球覆盖、连续工作(全天候)、高精度的特点。GPS由空间部分、地面监控部分和用户部分三部分组成。

为保持GPS的运作,GPS的空间部分至少要有24颗卫星在轨运行,它们位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还需要有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。截至2016年3月9日GPS星座共有31颗GPS卫星在轨运行。

地面控制部分由1个主控站、4个地面天线网络和全球分布的监控站网络组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。地面监控段:GPS的运行控制包括三个主要子系统,1个主控站、4个地面天线网络和全球分布的监控站网络。

用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

听了这么多高大上的词汇之后,顺便聊一聊GPS的应用部分,这部分是既能高大上又能接地气。航空、海运、铁路、道路交通各个方面有需要GPS进行精确的定位导航;GPS与地理信息系统(GIS)结合便可发展和应用精准农业;GPS还可为公共安全与灾难救援提供详细的地标、街道、建筑、紧急服务资源以及救灾地点的各种准确信息;除却空间,GPS还可提供时间数据,因为每一个GPS卫星都装有多台原子钟为GPS信号提供非常精确的时间数据,这就使用户能够以万亿分之一秒的精确度确定时间,却不需要自己拥有原子钟。我们平时接触到的GPS更多就是微信的位置定位、地图的路线导航等功能,高端玩家可能会涉及无人机等的导航定位,普通玩家的共享单车也具备GPS定位系统。

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