GPS的原理和应用-

GPS定位原理

GPS系统包括三个主要部分: 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.

GPS卫星星座

GPS工作卫星及其星座由在轨的21颗工作卫星和3颗备用卫星组成. GPS卫星星座表示为（21 + 3）GPS星座. 24颗卫星均匀分布在6个轨道平面上，轨道倾角为55度，轨道平面相距60度，即轨道的提升点相差60度. 每个轨道平面中的卫星之间的上升角距离相差90度，并且一个轨道平面中的卫星比西方相邻轨道平面中的相应卫星提前30度.

在高度为20,000公里的GPS卫星上，当地球旋转一周的恒星一周时，它们绕地球运行了两个星期，也就是说，绕地球一周的时间为12个恒星. 这样，地面观察员每天可以提前4分钟看到同一颗GPS卫星. 地平线上方的卫星数量随时间和位置而变化，最少4颗卫星，最多11颗卫星. 使用GPS信号进行导航和定位时，为了确定站点的三维坐标，必须观察到四个GPS卫星，称为定位星座.

地面监控系统

对于导航和定位，GPS卫星是动态已知的点. 恒星的位置是根据卫星发射的星历来计算的，星历是一个描述卫星运动及其轨道的参数. 每个GPS卫星广播的星历由地面监测系统提供. 必须由地面设备监视和控制卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否已沿预定轨道运行. 地面监视系统的另一个重要作用是使所有卫星保持在同一时间标准GPS时间系统中. 这要求地面站监视每个卫星的时间，以找到时钟差. 然后，它由地面注入站发送到卫星，然后通过导航消息将卫星发送到用户设备. GPS工作卫星地面监测系统包括一个主控站，三个注入站和五个监测站.

GPS信号

GPS信号的任务是能够捕获根据特定卫星高度截止角选择的被测卫星的信号，并跟踪这些卫星的运行情况，以对接收到的卫星进行变换，放大和处理GPS信号. 为了测量GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解释GPS卫星发送的导航消息，并计算站点中的三维位置，位置，甚至三维速度和时间实时.

在静态定位中，GPS接收机在GPS卫星的获取和跟踪过程中是固定的. 以高精度测量GPS信号的传播时间，并使用GPS卫星在轨道上的已知位置解算天线. 位置的三维坐标. 在动态定位中，GPS用于测量移动物体的运行轨迹. GPS信号所在的移动物体称为载体（例如航行中的船，空中飞机，步行车辆等）. 在跟踪GPS卫星的过程中，载体上的GPS天线相对于地球移动. 使用GPS信号实时测量移动载体的状态参数（瞬时三维位置和三维速度）.

接收机硬件和车载软件以及GPS数据后处理软件包构成了完整的GPS用户设备. GPS的结构分为两部分: 天线单元和接收单元. 对于大地测量接收机，通常将两个单元分为两个独立的组件. 在观察期间，将天线单元放置在测量站上，将接收单元放置在测量站附近的适当位置，然后通过电缆将二者连接起来. 有些人还把天线单元和接收单元做成一个整体，并在观察时将其放在测量站上.

参考:

GPS是美国卫星系统定位的基本原理:

流行的观点是将24颗卫星放置在三个彼此成120度角的轨道上. 每个GPS轨道上有8颗卫星，在地球上的任何一点都可以观测到6到9颗卫星，然后根据卫星的瞬时位置（Δt）测量GPS信号到达的时间，并且然后根据传播速度进行定位. 但是，空间坐标为XYH，即存在三个未知数，然后对方程进行求解，以便至少三个卫星可以找到三个未知数XYH，知道XYH就能知道具体位置. 实现定位功能.

另外，现在允许使用卫星系统

除了美国的GPS外，欧盟还有伽利略，的GLONASS和中国的指南针，统称为GNSS

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GPS在汽车导航和交通管理中的应用. 3D导航是GPS的主要功能. 飞机，轮船，地面车辆和行人可以使用GPS导航器进行导航. 汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上开发的一项新技术. 该汽车导航系统由GPS导航，自主导航，微处理器，车速传感器，陀螺仪传感器，CD-ROM驱动器和LCD显示屏组成. GPS导航系统结合电子地图，无线通讯网络，GPS应用计算机车辆管理信息系统，可以实现车辆跟踪和交通管理等多种功能.

2008年，人们被称为中国的“ 3G元年”. 众所周知，在国内通信领域，最热门的是正在试用的TD-SCDMA-3G标准. 作为新一代的通信技术，3G给人们带来了很多期望. 全面发放3G牌照也已成为普遍关注的焦点. 实际上，国内的GPS导航领域也在发生变革. 第三代PND型导航产品应运而生，使人们进入了导航的新时代.

卫星导航应用产业在国民经济中的地位日益重要，并将成为“十一五”规划的重点. 在“十一五”期间，卫星导航将用于航空，海运，铁路等其他领域，在建筑gps工作原理简述，电信和电力等应用中将有很大的发展空间.

卫星导航技术的发展趋势主要体现在三个方面: 一是卫星导航多系统共存，可以提高系统的可用性，应用领域将更加广阔. 二是多分量导航技术正在推广应用，主要是结合移动通信基站定位，陀螺仪，航位推算技术等的GPS技术. 三是卫星导航与无线通信等其他高科技的结合，例如蜂窝电话中嵌入的GPS，PC，PDA和用于通信和安全的手表. 消费类电子产品从根本上促进了IT技术的整体发展.

完整的GPS包括三个部分

1. 空格部分

GPS的空间部分由24颗卫星（21颗工作卫星，3颗备用卫星）组成，它们位于距地面20200公里以上的地方，均匀分布在6个轨道平面上（每个轨道平面4个），轨道的倾斜度是55°. 卫星的分布使您可以随时在世界任何地方观测4颗以上的卫星，并且可以将导航信息预先存储在卫星中. 由于大气摩擦和其他问题，GPS卫星将逐渐降低导航精度.

2. 地面控制系统

地面控制系统由一个监视站（监视站），一个主控制站（主监视站）和一个地面天线（地面天线）组成. 主控制站位于美国科罗拉多州的科罗拉多斯普林斯. 地面控制站负责收集卫星返回的信息，并计算卫星星历，相对距离，大气校正等数据.

3. 用户设备部分

用户设备部分是GPS信号. 它的主要功能是能够捕获根据一定的卫星截止角选择的被测卫星并跟踪这些卫星的运行. 当捕获跟踪的卫星信号时，它可以测量伪距和从接收天线到卫星的距离的变化率，并解调卫星轨道参数和其他数据. 基于这些数据，中的微计算机可以根据定位解方法进行定位计算gps工作原理简述，并计算用户地理位置的纬度，经度，高度，速度，时间等信息. 硬件和车载软件以及GPS数据后处理软件包构成了完整的GPS用户设备. GPS的结构分为两部分: 天线单元和接收单元. 一般采用机器内部和外部的两种直流电源. 设置内部电源的目的是在更换外部电源时继续观察而不会中断. 使用外部电源时，内部电池会自动充电. 关闭后，内部电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失. 目前，各种类型的接收机越来越小，重量更轻，便于现场观察. 第二个是用户. 单频和双频有两种类型. 但是，由于价格因素，大多数用户购买单频.

我们通常说GPS只是用户设备的一部分. 它接收天空中不同位置的三颗以上卫星的信号，以确定手持设备的位置. 简单来说，它使用三条数学线来确定一个点. 原理.

GPS定位原理

GPS定位的基本原理是基于高速移动的卫星的瞬时位置作为已知的起始数据，并使用空间距离切除方法，确定要测量的点的位置. 如图所示，假设在时间t将GPS接收机放在要测量的地面上，则可以测量到达接收机的GPS信号的时间△t，并且接收机的卫星星历表和其他数据可以确定以下四个方程式

所谓的双模式定位是GPS卫星信号定位和无线网络（例如中国移动基站定位）定位的组合.

GPS的整个系统由空间部分，地面控制部分和用户部分组成:

空间部分（空间部分）

GPS的空间部分由24颗GPS工作卫星组成，这些卫星共同构成了GPS卫星星座，其中21颗可用于导航的卫星，3颗是活动的备用卫星. 这24颗卫星以6°的轨道绕地球旋转，倾角为55°. 卫星的运行时间约为12个小时. 每个GPS工作卫星都发出用于导航和定位的信号. GPS用户使用这些信号来工作.

控制部分

GPS的控制部分由一个监视系统组成，该监视系统由分布在世界各地的多个跟踪站组成. 根据它们的不同功能，这些跟踪站分为一个主控制站，一个监视站和一个注入站. 在美国科罗拉多州的猎鹰空军基地有一个主控制站. 它的功能是根据每个监视站的GPS观测数据计算卫星星历表和卫星时钟的校正参数. 等等，并通过注入站将这些数据注入卫星；同时，它还控制卫星并向卫星发出指令. 当工作卫星发生故障时，它将调度备用卫星以替换发生故障的工作卫星；另外，主控站还具有监视站的功能. 有五个监控站. 除主控制站外，其他四个分别位于，扬升，迭戈·加西亚和夸贾林. 用于接收卫星信号并监视卫星的工作状态；有三个注射站，分别位于上生，迭戈加西亚和夸贾林. 注入站的作用是将卫星星历表和控制站计算出的卫星时钟校正值注入到卫星中.

用户部分（地面接收）

GPS的用户部分由GPS，数据处理软件和相应的用户设备（例如计算机气象仪器）组成. 它的作用是从GPS卫星接收信号，并将这些信号用于导航和定位. 以上三个部分共同构成了一个完整的GPS系统.

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