久久久久久久999_99精品久久精品一区二区爱城_成人欧美一区二区三区在线播放_国产精品日本一区二区不卡视频_国产午夜视频_欧美精品在线观看免费

<rt id="gmu4y"></rt>

<tfoot id="gmu4y"></tfoot>

標題: 讓你了解GPS 史上最強的GPS基礎知識集合 [打印本頁]

作者: 51黑fan 時間: 2016-1-30 04:36
標題: 讓你了解GPS 史上最強的GPS基礎知識集合

小編接觸GPS已經有段時間，也會經常碰到一些GPS問題，小編在學習過程中，整理了一些GPS的專業知識，希望對大家重新認識GPS，購買GPS，使用GPS有一定幫助，同時也敬請時常留意天極網GPS頻道，這里將提供最新的資訊，知識給您，閑話少說，直接進入正題吧。

　　Gps應用知識

　　1． GPS系統組成

　　GPS gloabal Positioning System，這是美國建的。主要分三大塊，地面的控制站、天上飛的衛星、咱們手里拿的接收機。

　　先說說設備，衛星是美國準備好的，至于主控站，當然在老美的本土了，在科羅拉多。三個地面天線，五個監測站，分布在全球。主要是收集數據，計算導航信息，診斷系統狀態，調度衛星這些雜事。天上，有27顆衛星，距離地面20200公里。27顆衛星有24顆運行，3顆備用。這些衛星已經更新了三代五種型號。衛星發射兩種信號：L1和L2。L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。衛星上的時鐘采用銫原子鐘或銣原子鐘，計劃未來用氫原子鐘。手里，就是接收機了。大大小小，千姿百態，有袖珍式、背負式、車載、船載、機載什么的。一般常見的手持機接收L1信號，還有雙頻的接收機，做精密定位用的。

　　2．關于GPS接收機

　　GPS現在一般都是12通道的，可以同時接收12顆衛星。早期的型號，比如GARMIN 45C就是8通道。GPS接收機收到3顆衛星的信號可以輸出2D（就是2維）數據，只有經緯度，沒有高度，如果收到4顆以上的衛星，就輸出3D數據，可以提供海拔高度。但是因為地球自己的問題，不是太標準的圓，所以高度數據有一些誤差。現在有些GPS接收機內置了氣壓表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，這些機器根據兩個渠道得到的高度數據綜合出最終的海拔高度，應該比較準確了。

　　GPS接收機的第一次開機，或者開機距離里上次關機地點超過800KM以上，因為接收機里存儲的星歷都對不上了，所以要在接收機上重新定位。

　　GPS接收機的使用要在開闊的可見天空下，所以，屋里就不能用了。手持GPS的精度一般是誤差在10米左右，就是說一條路能看出走左邊還是右邊。精度主要依賴于衛星的信號接收，和可接收信號的衛星在天空的分布情況，如果幾顆衛星分布的比較分散，GPS接收機提供的定位精度就會比較高。

　　3．定位精度

　　談到定位精度，就得說說SA和AS.

　　什么是SA，AS呢？

　　GPS的信號有兩種C/A碼，P碼。

　　C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機利用C/A碼計算定位。美國在90代中期為了自身的安全考慮，在信號上加入了SA (Selective Availability)，令接收機的誤差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱們現在的GPS精度應該能在20米以內。

　　P碼的誤差為2.93米到0.293米是C/A碼的十分之一。但是P碼只能美國軍方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P碼上加上的干擾信號。

　　總之，老美也是挺累的。發了一大堆衛星用于軍用定位。然后覺得不值，想賺點錢，于是開發信號給民用，精度還不能太高，可精度低了大家又罵娘。因為GPS掌握在老美的手中，雖說免費使用，可是其他國家用著也不踏實，前兩天打阿富漢是，美國就把該地區的GPS信號做了處理，定位精度變低。

　　俄羅斯有自己的衛星定位系統，全球導航衛星系統(GLObal NAvigation Satellite System)。歐洲也要發展自己的定位系統NAVSAT。中國也有自己的衛星定位，叫北斗，是雙星系統，只能定位自己國家和附近的地區，而且目前只用于軍方。

常見GPS接收器采用的GPS芯片種類

(1). SiRF starIIe:
a. LP: Low power，沒有 LP 的已經很少用了。Sensitivity : -145dBm, 在定位后依然耗電, 如HOLUX GM-210。
b. Xtrac V1: 高感度 f/w，Sensitivity 高于starIIe/LP, 硬件一樣。如HOLUX 270U
c. Xtrac V2: 糾正了V1版本容易漂移的缺點，信號比較貼近現實，如HAICOM的303S、HOLUX 231、MINI GPS

(2). SiRF starIII:
Sensitivity : -159dBm（實測約為-154dBm），雖然內建correlator 為220000顆, 未必更耗電，因為制程從 0.18u 改成 0.13u。如HOLUX 236、HAICOM新款的藍牙GPS、環天338、麗臺9553
(3). Sony single chip solution CXD2951:
SONY 第三代芯片,只有他們是RF跟baseband包在一起的,Sensitivity : -152dBm。

(4). Nemerix NJ1006 ( RF ) + NJ1030 ( Baseband )
Sensitivity : -147dBm, 省電王, 采用此芯片的GOPASS GPT-700，850AMH的鋰電池都有20個小時的表現。

(5). Evermore:
IC,性價比好，采用此芯片的HAICOM 303E ,性能表現優于HOLUX 270U

(6) RFMD：
Micro Devices (RFMD)業界首個高集成度藍牙/GPS解決方案——RF8900，該設計將藍牙通信和GPS技術集成在一個完整的系統中。據稱該產品與同類產品相比可減少20%的尺寸，并使成本降低25% ，據傳RIKALINE的6033將采用這個芯片

(7). Garmin:
牌子老，信用好。研發在美國，其老板也躋身世界500富豪行列。如GARMIN 的手持機GPS

1．       GPS芯片：
目前國際上常用（常見到的/較流行的）GPS模塊（OEM板）上的主芯片主要有3種。
（1）       美國SIRF（Sirf ）
（2）       SONY（索尼愛立信/索愛）芯片
（3）       瑞士NENEM公司NEMERIX芯片

2．       三代芯片的核心：
芯片硬件大同小異，只是內部軟件起主要作用。所謂三代的核心技術只是在2代的基礎上提高改進了軟件的算法，就好比初、高中物理課上計算加速度/速度用的公式，但到了大學高等數學中導數、積分來計算同一道加速度/速度的物理題，方法（算法）不同，所用時間大不一樣，體現了中學和大學的區別，就好像2代和3代一樣。其次是硬件也提供了質量標準。

3．       三代芯片軟件主要功能：
3代芯片軟件提高升級：（1）算法改進提高搜星/定位速度時間。（2）通過軟件濾波器提高抗干擾性能、信噪比及接收有效星顆數。（3）有的芯片實現軟件DR航跡（轉跡）推算，提高抗高樓、樹蔭、橋下遮擋及隧道功能。（4）軟通道搜索，搜索提高可視衛星的通道數（可以12—24顆），人員、車輛、上下坡、姿態發生變化時、飛機、船舶星歷狀態發生變化時仍能繼續定位。

4．       三代芯片硬件改進：
（1）       芯片功耗降低，體積減少（與2代比）。
（2）       提高抗干擾能力，全屏蔽或雙芯片分開。

5．       GPS模塊與產品：
GPS產品多種多樣，但不一定用三代芯片就全都好了，三代芯片只不過是GPS
產品的核心部件，如同人的心臟、大腦，還要與其它元件相匹配（天線、放大器、濾波器，甚至導線、接頭等看起來無關緊要元件）。

6．       天線是重要因素：
手持、PDA、藍牙、G-Mouse等常見的GPS產品中都要用到GPS天線，無論有
源、無源甚至全向天線，十幾個性能指標中，夾角（1600最大全向天線除外），放大器dB數，阻抗范圍，材質，抗干擾能力與模塊匹配決定了整個產品的性能，甚至飛機上接2-3個天線（上、下面均有），有些在車內、車底部也很好定位。也就是說，3代模塊很好，天線不匹配可能不如搭配好2代產品。

7．       通道數：
3顆星二維，4顆星三維定位，這是GPS基本原理，我們在地面上使用是11-12
顆（因為天線160度夾角），全向天線也就12顆，到了天空飛行器（物體）可以多收幾顆（一定全向或二個以上天線），但也是從中取3-4顆信號最強、距離最近的有效衛星進行運算定位，不少軍用GPS都是5個通道，只是用4個通道定位，1個通道快速搜索所有可視衛星，并與其中4顆有效星比較，高出其中一個就替換，這樣就保持4顆最強信號衛星。因此不是通道越高越好，一般地面上12顆就夠了，什么16、18、20、24……都是軟通道，是體現最多可搜索可視衛星的顆數，沒有什么實際意義。

8．       感應度（dB數）：
GPS接收信號的感應程度（-150—195dB）各廠家標準不統一，有的是模塊，
有的是模塊含天線，有的是平均值，有的是峰峰值（最大值），此值是在屏蔽室內用專用儀器測試，與大家實際環境（電場、磁場、高壓、微波、地磁……）有很大區別，因此該指標相差3-5dB，均屬同數量級無關緊要，只是個大概齊參考。

9．       三代產品明顯優勢特點（實際效果）：
使用者只要對三代芯片具體技術指標一般了解即可，而更主要比較觀察是否
有以下特征。
（1）       定位時間快：無論冷啟動、溫啟、熱啟，重捕時間均快5-30秒鐘（與二代相比），實際上大部使用者也不差這十幾秒鐘。
（2）       高感度：即在高樓、樹蔭、橋下、遮檔、遂洞、窗口、車內，甚至車底盤下仍可很快定位收4顆以上衛星。常說：有點天空就可定位（單星定位），也就是《給點陽光就燦爛》。
（3）       抗干擾性能：高壓線、電場、磁場、高速動態、微波、手機，同頻干擾的環境下仍能正常工作。
（4）       功耗低、省電：降低了功耗，甚至有睡眠狀態（靜態不工作），可以節電，提高產品待機時間。
（5）       體積小，性能價格比好：體積小，重量輕，這是社會的需求和發展趨勢，可以擴大更多的應用范圍和領域。實際上三代芯片價格應該與二代相同，甚至應更低，但功能提高很多，T-38（16通道，3代） 200-300元/塊。

　　不同GPS產品在性能上的差異主要取決于核心芯片。您在購買GPS時所看到的各項技術指標都是由GPS芯片決定的，GPS未來的發展也是有核心芯片技術決定的。

　　在這里想講一個題外話，GPS接收機的性能很大程度上受天線技術影響，但是天線千差萬別，用戶只需要了解天線技術的類型就可以了。GPS天線主要有螺旋天線和平板天線。前者方向性不強，但增益也相對較小；后者具有較強的方向性，但增益也較強，適合平放在固定的地方使用。當然，天線的尺寸越大效果越好，部分產品配備了可以外接的高增益天線，這類天線普遍采用螺旋天線，因為外接天線尺寸變大以后，增益不成問題，對方向性更敏感。

　　1.GPS芯片的發展和展望

　　2003年以后GPS芯片產業如雨后春筍般呈現出一種蓬勃發展的局面。目前設計生產GPS芯片的廠家超過10家，包括美國SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托羅拉、索尼、富士通、飛利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。

　　2005年SiRF收購了摩托羅拉的GPS芯片業務，未來將合作在摩托羅拉的智能手機中集成GPS功能。無獨有偶，高通公司在增強型3G手機芯片CDMA2000 EV-DO中也設計了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技術來實現其手機中的GPS功能。

　　美國已經通過了法律，要求移動電話制造商在2007年必須把GPS接收機集成到產品中去，以提供定位和緊急呼叫功能，2007年已經是3G的時代。可見，盡管現在集成GPS功能的手機尚未進入主流市場，但是將來3G手機的中高端機型會普遍集成GPS功能。

　　2005年7月，以歸國博士周文溢為核心的5名海外學人創業的西安華迅公司也推出了國內第一塊GPS芯片。

　　盡管廠商林立，目前在非獨立式GPS領域中SiRF的地位就如同PC產業中的英特爾，主流產品幾乎全部采用SiRF芯片。因此，讀者只要了解SiRF芯片的幾個主要型號就可以了解非獨立式GPS的核心技術差異。

　　另外，Garmin在獨立式GPS設備市場中占有半壁江山，主要采用Garmin自己的芯片產品。Garmin公司很像IT領域中的IBM，從地圖軟件到GPS設備、到核心芯片，是一個產業垂直集成的公司。在一些非獨立式GPS領域，Garmin也使用SiRF的芯片。

　　新興的GPS芯片公司幾乎在原有市場中都很難有立足之地，他們把目光主要瞄準了未來集成GPS的各種IT設備，如手機、數碼相機、PDA、筆記本電腦，甚至U盤。

　　如果和計算設備集成在一起，GPS芯片的很多功能可以通過軟件完成，成本可以進一步降低。早在2004年SiRF公司就已經推出了這樣的簡化產品??軟件GPS。近期飛利浦也發布了類似產品，可以支持ARM處理器、Xscale處理器、x86處理器，完成各種GPS處理任務。集成的軟件GPS成本只有4～5美元。

GPS的種類介紹

　　1.非獨立式GPS

　　筆記本電腦使用的GPS接收機有藍牙、CF(Compact Flash)、USB等3種接口，配合PDA使用的還有SDIO接口的。這些GPS沒有顯示屏，不能獨立使用，通過NMEA協議標準將定位信息提供給計算設備。這些非獨立式GPS的制造商大多是新興的電子設備制造商

　　2.GPS Mouse

　　USB接口的GPS接收機也被稱為GPS Mouse，價格最便宜。GPS Mouse把GPS模塊、天線和串口/USB口轉換芯片集成在一起，通過一段1～1.5m的線纜連接到筆記本電腦的USB口。USB接口既可以傳遞GPS定位信息，也可以向GPS模塊供電。GPS Mouse非常適合筆記本電腦車輛導航，但是不適合步行時使用。在車輛導航時，GPS Mouse可以放到車外并吸附到車頂上，最大限度地接收GPS信號(優質的汽車玻璃含有金屬成分以抵擋紫外線，會降低GPS信號強度)。

　　細心的讀者也許從前面的介紹中注意到，GPS Mouse中有一個串口/USB口轉換芯片，這豈不是畫蛇添足，直接把GPS模塊設計成USB接口不就完了？這一“畫蛇添足”的設計起因在于GPS數據接口協議NMEA-0183，這一協議把GPS的數據接口定義為4800bps的串行數據總線。絕大多數的電子地圖軟件都通過NMEA V2.0以上標準讀取串口上的GPS信息。如果GPS直接設計成USB口，就會有兼容性問題，而通過串口/USB口轉換芯片，在計算設備上再安裝驅動程序，就可以把USB口模擬成串口，兼容性非常好。事實上，CF口和藍牙的GPS接收機也都要模擬成串口，才能被電子地圖軟件識別。

　　除了NMEA數據接口協議外，最為知名的是Garmin公司GPS的專用Garmin協議。Garmin自己的地圖軟件都只支持Garmin協議，另外Google Earth Pro/Plus和OziExplorer目前也支持Garmin協議。

　　3.CF口GPS

　　CF口GPS主要是為PDA設計的，不過現在的PDA越做越小，已經逐漸放棄CF口而改用SD口。CF口通過轉接卡可以接入筆記本電腦的PCMCIA接口，因為沒有線纜連接，使用起來比USB接口更為方便，優勢主要體現在步行使用中。在車用導航時，CF口GPS可以通過外接天線實現GPS Mouse靈活擺放的特性(通過把天線擺放到合適的位置以接收到足夠強的GPS衛星信號)。當然，CF口GPS的價格也略高，一般在500～600元。

　　由于CF口GPS最初主要面向PDA設計，留給我們的后遺癥就是部分產品的驅動程序和筆記本電腦上的操作系統兼容性不好，甚至根本不能安裝，用戶在購買時最好先安裝調試再付款。

　　4.藍牙GPS

　　藍牙GPS接收機是2005年的明星，通過無線連接筆記本電腦、PDA甚至智能手機都非常方便，又可以實現靈活擺放的特點，因此受到了用戶普遍歡迎。由于藍牙標準本身就有模擬串口的功能，所以在電子地圖兼容性方面也比較好，不過有時也有不兼容問題。

　　藍牙GPS的缺點是需要配備電池并經常充電，而且很多用戶不熟悉藍牙設備的軟件設置方法。加之價格略高(800元上下)，應用還不夠普遍。不過，隨著越來越多的筆記本電腦集成藍牙功能，藍牙GPS有望成為市場上的主流產品。

　　5.獨立式GPS

　　其實，最早的民用GPS都是可以獨立使用的GPS設備。這類設備又可以分為手持式、車載式，有獨立顯示屏用于顯示地圖或航點航跡信息，大部分有集成的電子地圖功能(俗稱地圖機)，體積一般也比較大，價格從1000～9000元不等，功能差異很大。獨立式民用GPS最著名的2家供應商都來自美國，分別是高明(Garmin)和麥哲倫(Magellan)，在國內可以買到他們的產品。此外還有歐洲的TomTom在車載GPS領域中比較著名。

　　獨立式GPS一般也具有數據接口和筆記本電腦進行連接，接口大多為串口，部分采用USB口或藍牙接口。這些接口的主要目的并不是為了把定位信號實時傳遞給計算設備，而是為在GPS設備和計算機之間復制航跡和地圖等信息，因此在連接筆記本電腦傳遞定位信息時都不太方便。筆記本電腦已經很少配備串口，因此連接串口需要串口/USB口轉換器，并安裝驅動程序把USB接口模擬成串口。

　　獨立式GPS一般不會連接筆記本電腦一起使用，除非不是地圖機，或者沒有特定地區的GPS地圖。在配合筆記本電腦使用為主的應用模式下，我們也不推薦使用獨立式GPS。

　　現在，有越來越多的PDA廠商加入獨立式GPS的陣營，推出集成GPS接收機和電子地圖的產品。盡管在應用上PDA GPS和傳統的獨立式GPS地圖機很接近，但是這些產品都是通用的處理器、操作系統和電子地圖軟件，在架構、功耗、堅固性和防水性等方面也明顯有別于傳統獨立式GPS。因此，本刊把這樣的產品定義為“GPS嫁接PDA”的范疇，在今后的專題中討論。

購買GPS時需要了解的GPS的性能指標

　　1、衛星軌跡：這里有24顆GPS衛星沿六條軌道繞地球運行（每四顆一組），一般不會有超過12個衛星在地球的同一邊，大多數GPS接收器可以追蹤8～12顆衛星。計算LAT/LONG（2維）坐標至少需要3顆衛星。再加一顆就可以計算3維坐標。對于一個給定的位置，GPS接收器知道在此時哪些衛星在附近，因為它不停地接收從衛星發來的更新信號。

　　2、并行通道：一些消費類GPS設備有2～5條并行通道接收衛星信號。因為最多可能有12顆衛星是可見的（平均值是8），這意味著GPS接收器必須按順序訪問每一顆衛星來獲取每顆衛星的信息。市面上的GPS接收器大多數是20并行通道型的，這允許它們連續追蹤每一顆衛星的信息，12通道接收器的優點包括快速冷啟動和初始化衛星的信息，而且在森林地區可以有更好的接收效果。一般20通道接收器不需要外置天線，除非你是在封閉的空間中，如船艙、車廂中。

　　3、定位時間：這是指你重啟動你的GPS接收器時，它確定現在位置所需的時間。對于20通道接收器，如果你在最后一次定位位置的附近，冷啟動時的定位時間一般為3～5分鐘，熱啟動時為15～30秒。

　　4、定位精度：大多數GPS接收器的水平位置定位精度在2.93m～29.3m左右。

　　5、DGPS功能：為了將SA和大氣層折射帶來的影響降為最低，有一種叫做DGPS發送機的設備。它是一個固定的GPS接收器（在一個勘探現場100km～200km的半徑內設置）接收衛星的信號，它確切地知道理論上衛星信號傳送到的精確時間是多少，然后將它與實際傳送時間相比較，然后計算出“差”，這十分接近于SA和大氣層折射的影響，它將這個差值發送出去，其他GPS接收器就可以利用它得到一個更精確的位置讀數（5m～10m或者更少的誤差）。許多GPS設備提供商在一些地區設置了DGPS發送機，供它的客戶免費使用，只要客戶所購買的GPS接收器有DGPS功能。

　　6、信號干擾：要給予你一個很好的定位，GPS接收器需要至少3～5顆衛星是可見的。如果你在峽谷中或者兩邊高樓林立的街道上，或者在茂密的叢林里，你可能不能與足夠的衛星聯系，從而無法定位或者只能得到二維坐標。同樣，如果你在一個建筑里面，你可能無法更新你的位置，一些GPS接收器有單獨的天線可以貼在擋風玻璃上，或者一個外置天線可以放在車頂上，這有助于你的接收器得到更多的衛星信號。

　　7、物理指標：選購GPS設備時，大小、重量、顯示畫面、防水、防震、防塵性能、耐高溫、耗電等物理指標都要考慮在內。

各衛星系統介紹：

　　很多人都知道美國的全球衛星導航系統“GPS”，卻不知道俄羅斯的全球衛星導航系統“格洛納斯(GLONASS)”，中國的全球衛星導航系統“北斗系統”（嚴格說，北斗系統還不能稱為全球衛星導航系統，只能稱衛星定位系統），和歐洲的全球衛星導航系統“伽利略（Galileo）”。在這里給大家做一個簡單的介紹和比較，好讓大家更好的了解全球衛星導航系統的歷史，現狀和未來。

1）歷史淵源
      GPS：20世紀70年代，隨著美蘇軍備競賽的升級，美國的軍事領域迫切需要能夠在世界范圍精確定位的系統。美國國防部不惜斥資120億美元研制軍用定位系統。1978年，美國成功發射了第一顆用于GPS系統的衛星，經過20多年的建設，1994年建設完畢。
   格洛納斯：幾乎和GPS同時開始同時建成。
   北斗系統：上世紀八十年代中期開始，2003年建成。
      伽利略：99年提出計劃，05年末頭一顆衛星升空，預計2008年投入初步使用。

2）覆蓋范圍
      GPS：全球全天候
   格洛納斯：全球
   北斗系統：覆蓋我國本土及周邊國家。覆蓋范圍東經約70°一140°，北緯5°一55°
      伽利略：全球（未建成）

3）衛星數量
      GPS：24顆
   格洛納斯：24顆（因經費問題，經常運行的數量達不到設計數量，最少時僅僅有6顆在運行，目前有17顆正在運行）
   北斗系統：3顆
      伽利略：27顆運行衛星和3顆預備衛星（未建成）

   4）定位精度
      GPS：定位精度10米
   格洛納斯：定位精度水平方向為16m，垂直方向為25m
   北斗系統：三維定位精度約幾十米
      伽利略：定位誤差不超過1米

   5）可容納用戶容量
      GPS：GPS 是單向測距系統，用戶設備只要接收導航衛星發出的導航電文即可進行測距定位，因此可容納無限多用戶
   格洛納斯：無限多
   北斗系統：由于北斗導航系統由于是主動雙向測距的詢問--應答系統，用戶數量不能超過100萬
      伽利略：無限多（未建成）

   6）用戶范圍
      GPS：軍民兩用，軍用為主
   格洛納斯：軍民兩用，軍用為主
   北斗系統：軍民兩用，民用為主
      伽利略：軍民兩用，民用為主

   7）商業開發情況
      GPS：較早，非常充分
   格洛納斯：不充分，在中國幾乎沒有
   北斗系統：剛起步，預計到2008年有三十萬用戶
      伽利略：剛開始建設，因合作者眾多，前景看好

　　另外還有各系統的工作原理也各不相同，使用目的也有細微的差別，各自都有一些獨自的特點。因太過專業就不多做介紹了。

　　全球定位系統的研制和應用是各個大國和地區實力的象征，到現在還只有美俄中歐有這種實力，另外日本也有研發計劃。它除了在軍事上的應用以外還能為擁有國帶來巨額的財富和很多的就業機會，因此就成為了大家爭相投資的對象，從以上的分析我們不難看出現在的全球定位技術還是以美國最為先進和全面；俄國由于經費和民用市場開發較晚緊隨其后；中國由于戰略目的和美俄的不同僅限于東亞的局部；歐洲不甘落后，不愿受制于美國，以及想成長為能和美國平起平坐的一極的愿望使歐洲采取更為開放的理念更為先進的技術迎頭趕上。

　　因此我們不難看出全球定位系統不單單只限于技術的層面，更是各國在政治，軍事，科技，經濟等層面的較量和競爭。現在歐洲的“伽利略”還沒建成，美國已經開始著手“GPS”的升級換代，俄羅斯開始與印度合作對格洛納斯進行修補，中國也在秘密進行“北斗系統”擴充研究。就連日本也偷偷的在搞自己的全球定位系統。

　　當我們已經依賴于老美的衛星信號的時候，我們也不得不提防突然有一天它對我們不開放了，這就是我們自己研制“北斗系統”和加入“伽利略”計劃的原動力。當然在世界和平發展的今天，我們更要考慮的是相互合作，共同發展.如果有朝一日四大系統實現相互兼容，GPS裝置就象今天的手機一樣普及的時候，你也不要吃驚。

　GPS導航技術的新進展

　　美國的全球定位系統（GPS）導航衛星正在逐步現代化。GPS從美國空軍的導航輔助設備開始，逐漸發展成軍民兩用的一種重要技術。GPS的精確位置與定時信息，已成為世界范圍各種軍民用、科研和商業活動的一種重要資源。

　　 GPS衛星的發展及信號的改進 GPS導航衛星自1978年發射以來，其型別已由第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次發展到ⅡR批次。第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次衛星共有40顆，是由羅克韋爾公司制造的，而20顆ⅡR批次衛星則由洛克希德·馬丁公司制造。波音公司在1996年收購了羅克韋爾的航空航天和防務業務，目前正在制造33顆更先進的ⅡF批次衛星。美國還在考慮發展采用點波束的新一代GPS衛星（GPS-Ⅲ）。

　　 GPS從1994年全面工作以來，改進工作一直在進行中。這是因為民用用戶要求GPS具有更好的抗干擾和干涉性能、較高的安全性和完整性；軍方則要求衛星發射較大的功率和新的同民用信號分離的軍用信號；而對采用GPS導航的"靈巧"武器，加快信號捕獲速度更為重要。

　　民用GPS導航精度迄今的最大改進發生在2000年5月2日，美國停止了故意降低民用信號性能（稱為選擇可用性，即S/A）的做法。在S/A工作時，民用用戶在99%的時間只有100米的精度。但當S/A切斷后，導航精度上升，95%的位置數據可落在半徑為6.3米的圓內。

　　 GPS衛星發送兩種碼：粗捕獲碼（C/A碼）和精碼（P碼）。前者是民用的，后者只限于供美軍及其盟軍以及美國政府批準的用戶使用。這些碼以擴頻方式調制在兩種不同的頻率上發射：L1波段以1575.42兆赫發射C/A和P碼；而L2波段只以1227.6兆赫發射P碼。

　　 GPS衛星導航能力最重大的改進將從2003年發射洛克希德·馬丁首批ⅡR-M(修改的ⅡR)衛星開始。ⅡR-M衛星將發射增強的L1民用信號，同時發射新的L2民用信號和軍用碼（M碼）。進一步的改進將從發射波音ⅡF批次衛星的2005年開始，ⅡF批次衛星除發射增強的L1、L2民用信號和M碼外，將在1176.45兆赫增加第3個民用信號（L5）。在ⅡF發射以前，M碼將從發展型過渡到工作型。因為導航衛星星座的發射需要有一段時間，故在軌道上獲得全工作能力則要在2007年發射18顆L2民用信號和M碼衛星后才能實現。18顆衛星組成的第三個民用信號（L5）的星座預計要到2011年才能發射完。

　　此后，美軍將得到抗干擾能力有所增強的新信號--M碼。它能發送更大的功率，而不干涉民用接收機。M碼還給軍方一種新的能力，以干擾敵方對信號的利用，但其細節是保密的。

　　 L2民用信號即第二個民用信號稱為L2C，使民用用戶也能補償大氣傳輸不定性誤差，從而使民用導航精度提高到3～10米。而美軍及其盟軍因一開始就能接收L1和L2中的P碼，故一直具有這種能力。

　　對L2的設計約束是它必須與新的M碼兼容。為避免對軍用L2 P（Y）接收機的任何損害，新的民用L2應具有與現有C/A碼相同的功率和頻譜形狀。這里，括號中的Y碼是P碼的加密型。實際上，民用L2信號將比現有的L1 C/A信號低2.3分貝。功率較低的問題將由現代的多相關器技術加以克服，以便迅速捕獲很微弱的信號。

　　 GPS衛星發射的信號必須現代化，同時又要保持向后兼容性。組合的民用信號與軍用信號必須放在現有頻帶中，而且具有足夠的隔離，以防互相干涉。美國決定將C/A碼信號放在L1頻帶和新的L2頻帶的中部，供民用使用，而保留Y碼信號。

　　 M碼將采用一種裂譜調制法，它把其大部分功率放在靠近分配給它的頻帶的邊緣處。抗干擾能力主要來自不干涉C/A碼或Y碼接收機的強大的發射功率。

　　 M碼信號的保密設計基于下一代密碼技術和新的密鑰結構。為進一步分離軍用和民用碼，衛星對于M碼將具有單獨的射頻鏈路和天線孔徑。當衛星能工作時，每顆衛星可能在每個載波頻率上發射兩個不同的M碼信號。即使由同一顆衛星以同一載波頻率發射，信號將在載波、擴散碼、數據信息等方面不同。

　　 M碼的調制將采用二進制偏置載波（BOC）信號，其子載波頻率為10.23兆赫，擴碼率為每秒5.115百萬擴散位，故稱為BOC（10.23，5.115）調制，簡稱BOC（10，5）。因為BOC（10，5）調制與Y和C/A碼信號相分離，故可以較大的功率發射，而不降低Y或C/A碼接收機的性能。BOC（10，5）對于針對C/A碼信號的干擾不敏感，而且與用來擴展調制的二進制序列的結構難以分辨。

　　 L5將位于960～1215兆赫頻段，而地面測距儀/塔康（DME/TACAN）導航臺和軍用數據鏈（Link 16）已大量使用這個頻段，但這只會對歐洲中部和美國高空飛行的飛機產生干擾。美國計劃對在L5±9兆赫以內的DME頻率進行重新分配，以便L5信號在美國的所有高度都能良好地接收。

　　一些新的抗干擾技術
　　由于GPS衛星發射的導航信號比較微弱，而且以固定的頻率發射，因此軍用GPS接收機很容易受到敵方的干擾。
　　美國國防預研計劃局（DARPA）正在發展一種新的抗干擾方法，采用戰場上空的無人機來創造偽GPS星座，使其信號功率超過敵方干擾信號的功率。

　　所謂偽衛星，就是將GPS導航信號發射機裝在飛機或地面上，頂替GPS衛星來進行導航。DARPA用無人機做偽衛星的研究，稱為GPX偽衛星概念，旨在使己方的部隊在受干擾的戰場環境中具有精確的導航能力。其方法是由飛行中無人機上的4顆偽衛星廣播大功率信號，這樣在戰場區域上空產生一個人工GPS星座。4架"獵人"無人機就可覆蓋300千米見方的戰區。

　　只要對現有GPS接收機的軟件作些改變就可使用偽衛星發射的信號。當用實際GPS星座導航時，接收機開始需要知道衛星位置，即星歷的情況，故偽衛星概念面臨的挑戰是采用可用的低數據率信息把4顆運動的偽衛星的位置告訴接收機。因此，DARPA和柯林斯公司設計人員的關鍵任務是在可用的50比特/秒信息中發送偽衛星星歷。無人機的穩定性相當好，不會像戰斗機那樣機動；但任何運動都會使位置有點不確定。因而與采用衛星星座的導航比較，其定位總誤差將增長約20%。DAPRA已用在7500米高度上的公務機上以及約3000米高度上的"獵人"無人機上試驗了單顆偽衛星，導航精度從采用真衛星時的2.7米下降到4.3米。

　　當然，偽衛星不一定要全部機載，也可采用地面和機載發射機混合的方案。將某些偽衛星設在地面上的缺點是減少了覆蓋范圍，但提高了導航精度。為了克服干擾，偽衛星可發射100瓦信號，使地面接收機處的信號強度比來自衛星的信號強度增加45分貝。

　　諾斯羅普·格魯門公司正在研制可提供30～40分貝抗干擾改進的GPS接收機。這種稱為"反干擾自主完整性監控外推"的抗干擾方法將由慣性導航和GPS接收機在載波相位級進行全耦合來實現。全耦合濾波器將減小GPS跟蹤回路的帶寬，從而減少干擾信號進入GPS接收機的機會。

　　柯林斯公司和洛克希德·馬丁公司聯合為JASSM空面導彈研制的G-STAR高反干擾GPS接收機采用了調零和波束操縱的方法。該接收機重11.3千克，采用了一個空間時間適配器，適配器探測出一個威脅，便將其信號調到零，并在發射導航信號的衛星方向增加增益。

　　這種反干擾技術以數字方式實現，故稱為數字波束成形器，它比常規的模擬調零法更為精確，同時可將接收機的波束調整到朝向可用的導航衛星。數字信號處理可通過動態移動零位來抵消噪聲，增加增益，并通過一個6元天線陣來操縱波束。

　　民用GPS接收機也有抗干擾的問題，但民用GPS接收機用戶更關心非故意干擾。非故意干擾基本上為寬波段類型，與干擾機將其功率集中于GPS頻率不同。與軟件有密切關系的數字信號處理方法，在對付寬波段干擾方面是很理想的。

　　美國Electro-Radiation（ERI）公司指出，常規抗干擾方法的是采用相控陣天線組成的零位操縱天線，這不僅要增加重量，且成本較高，而在接收機上實現的抗干擾技術通常只有有限的干擾剔除能力或者是專為對付某種干擾而特地設計的抗干擾能力。

　　這家公司已研制出能有效地對付所有已知類型干擾的一種干擾抑制裝置（ISU），它不需要昂貴和笨重的天線，可以低成本、高效的方式加裝到新的和現有的GPS接收機中，既適合軍用，也適合民用。

　　這種干擾抑制裝置包括補釘天線以及可插入任何GPS接收機天線接口的電子裝置，用來抑制寬帶噪聲和窄帶干擾。它使GPS接收機增加20分貝的抗寬帶噪聲能力和35分貝的抗窄帶干擾能力。

關于GPS的漂移：

　　早先的GPS由于收星能力比較弱，總是會發生斷訊，尤其在城市中用做導航的時候，給出行造成很多不便。后來開發的一些民用GPS芯片，將信號不夠強的GPS信號也收入，這樣就造成了漂移的現象。但是如果在同樣的情況下，較早的GPS產品即會完全斷訊，直到可以找到信號夠強的衛星才開始接受。所以這是一個比較矛盾的選擇，但是隨著軟件和硬件的不斷開發升級，相信這種情況會越來越少。

　　訊號會飄是Xtrac技術的GPS最常發生的問題(高感度的GPS大多是使用Xtrac技術，GM-270u就是)，因為它是利用放大微弱信號加以運算來定位的，而衛星信號時刻都在改變，所以GPS不斷的運算以修正誤差，當所收訊號前后差異極大的時候，就會看到"飄移"的現象。導航軟體是單純接收GPS所傳來的信號，將定位信號顯現在螢幕上，所以跟信號飄移無關，純粹是GPS的接收定位誤差。2.再則GPS衛號有５～２５公尺的誤差，當然地圖軟體鎖路程式設計也有關，但接收機因素比較大些吧。3.再則你的GPS使用的座標系統和電子地圖的座標系統是否相同呢（很少發生）

　　gps的冷啟動、溫啟動、熱啟動

　　GPS開機定位分為冷啟動、溫啟動和熱啟動三種：

　　冷啟動：以下幾種情況開機均屬冷啟動。初次使用時；電池耗盡導致星歷信息丟失時；關機狀態下將接收機移動1000公里以上距離。

　　溫啟動：距離上次定位的時間超過兩個小時的啟動。

　　熱啟動：距離上次定位的時間小于兩個小時的啟動。

　　有時候如果機器有軟件問題，需要進行冷啟動，冷啟動可以使用gpsviewer進行。

作者: 1113634577 時間: 2018-7-14 17:55
學習了

歡迎光臨 (http://www.zg4o1577.cn/bbs/)

<li id="m844g"></li>