GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。
當通過硬體和軟體做成GPS定位系統終端用於車輛定位的時候，稱為車載GPS定位系統。
基本介紹
- 中文名：車載GPS定位系統
- 外文名：Global Positioning System
- 功能：車輛跟蹤、車輛定位
- 分類：測地型、全站型、定時型
簡介,功能,車輛跟蹤,路線規劃與導航,信息查詢,話務指揮,緊急援助,定位系統,分類,用途,其它套用,數據接口格式,術語,原理,概述,理論模型,概念,GPS的信號,P碼,Y碼,導航信息,誤差,SA,衛星星曆誤差,衛星鐘差,知名企業,
簡介
當通過硬體和軟體做成GPS定位系統終端用於車輛定位的時候，稱為車載GPS定位系統。但光有定位還不行，還要把這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS定位系統持有人那裡，我們稱為第三方。所以GPS定位系統中還包含了GSM網路通訊（手機通訊）。通過GSM網路用簡訊的方式把衛星定位信息傳送到第三方，通過微機解讀簡訊電文，在電子地圖上顯示車輛位置，這樣就實現了車載GPS定位系統。(三連星-GPS定位系統)；與此同時，在車上安裝相應的探測感測器，利用車載GPS定位的GSM網路通訊功能，同樣能把防盜報警信息傳送到第三方，或者把這個報警電話、簡訊直接傳送到車主手機上，完成車載GPS防盜報警。這裡可以看出，車載GPS定位的GSM網路部分實際上是一個智慧型手機，可以和第三方互相通訊，還可以把車輛被搶，司機被劫、被綁架等信息傳送到第三方， 所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。
車載gps
車載gps功能
車輛跟蹤
利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，並可任意放大、縮小、還原、換圖；可以隨目標移動，使目標始終保持在螢幕上；還可實現多視窗、多車輛、多螢幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。
路線規劃與導航
提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要的輔助功能，它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟體按要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線的計算。人工線路設計是由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立路線庫。線路規劃完畢後，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線，並同時顯示汽車運行路徑和運行方法。
信息查詢
為用戶提供zc主要物標、如旅遊景點、賓館、醫院等資料庫，用戶能夠在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制台對區域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。
話務指揮
指揮中心可以監測區域內車輛運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。
緊急援助
定位系統
分類
GPS衛星接收機種類很多，根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型；根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。
用途
經過20餘年的實踐證明，GPS系統是一個高精度、全天候和全球性的無線電導航、定位和定時的多功能系統。 GPS技術已經發展成為多領域、多模式、多用途、多機型的國際性高新技術產業。
GPS除了用於導航、定位、測量外，由於GPS系統的空間衛星上載有的精確時鐘可以發布時間和頻率信息，因此，以空間衛星上的精確時鐘為基礎，在地面監測站的監控下，傳送精確時間和頻率是GPS的另一重要套用，套用該功能可進行精確時間或頻率的控制，可為許多工程實驗服務。此外，還可利用GPS獲得氣象數據，為某些實驗和工程套用。
其它套用
全球衛星定位系統GPS是21世紀以來開發的最具有開創意義的高新技術之一，其全球性、全能性、全天侯性的導航定位、定時、測速優勢必然會在諸多領域中得到越來越廣泛的套用。在已開發國家，GPS技術已經開始套用於交通運輸和交通工程。GPS技術在中國道路工程和交通管理中的套用還剛剛起步，隨著中國經濟的發展，高等級公路的快速修建和GPS技術的套用研究的逐步深入，其在道路工程中的套用也會更加廣泛和深入，並發揮更大的作用。
GPS還可套用在物聯網及雲計算方面！
數據接口格式
這得細談談，GPS可以輸出實時定位數據，讓其他的設備使用，這就牽扯到了數據交換協定。幾乎所有的GPS接收機都遵循美國國家海洋電子協會(National Marine Electronics Association)所指定的標準規格，這一標準制訂所有航海電子儀器間的通訊標準，其中包含傳輸資料的格式以及傳輸資料的通訊協定。NMEA協定有0180、0182和0183三種，0183可以認為是前兩種的超集，正廣泛使用的，0183有幾個版本，V1.5 V2.1。所以，如果大家的GPS接收機如果要聯上筆記本里通用的GPS導航程式，比如OZIEXPLORER和俺的GPSRECEIVER，就應該選擇NEMA V2.0以上的協定。NMEA規定的通訊速度是4800 b/S。有些接收機也可以提供更高的速度，但說實話，沒有什麼用，4800就足夠了。
術語
1.GPS Generalized Processor Sharing 通用處理器共享
2.GPS Global Positioning System 全球定位衛星/系統
3.[GPSS]General Purpose Systems Simulator通用系統模擬器
5.GPS General Phonetic Symbols 捷易讀注音符
原理
概述
GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複周期一毫秒，碼間距1微秒，相當於300m；P碼頻率10.23MHz，重複周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星曆、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調製出來，以50b/s調製在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重複一次，每小時更新一次。後兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星曆數據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛星時間並將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛星星曆數據推算出衛星發射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。
可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而，由於用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數，然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛星的信號。
GPS接收機可接收到可用於授時的準確至納秒級的時間信息；用於預報未來幾個月內衛星所處概略位置的預報星曆；用於計算定位時所需衛星坐標的廣播星曆，精度為幾米至幾十米（各個衛星不同，隨時變化）；以及GPS系統信息，如衛星狀況等。
GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離，由於含有接收機衛星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。
GPS接收機對收到的衛星信號，進行解碼或採用其它技術，將調製在載波上的信息去掉後，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受都卜勒頻移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振蕩產生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的曆元時刻量測，保持對衛星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛星振盪器的相位初值是不知道的，起始曆元的相位整數也是不知道的，即整周模糊度，只能在數據處理中作為參數解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、並有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優於米級的定位 精度也只能採用相位觀測值。
按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位（差分定位）。單點定位就是根據一台接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，它只能採用偽距觀測量，可用於車船等的概略導航定位。相對定位（差分定位）是根據兩台以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可採用偽距觀測量也可採用相位觀測量，大地測量或工程測量均應採用相位觀測值進行相對定位。
在GPS觀測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛星廣播星曆誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時（大氣有明顯差別），應選用雙頻接收機。
理論模型
GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，採用空間距離後方交會的方法，確定待測點的位置。如圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星曆等其它數據可以確定以下四個方程式：
上述四個方程式中待測點坐標x、 y、 z 和Vto為未知參數，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。
△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的信號到達接收機所經歷的時間。
c為GPS信號的傳播速度（即光速）。
四個方程式中各個參數意義如下：
x、y、z 為待測點坐標的空間直角坐標。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐標，
可由衛星導航電文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鐘的鐘差，由衛星星曆提供。
Vto為接收機的鐘差。
由以上四個方程即可解算出待測點的坐標x、y、z 和接收機的鐘差Vto 。
概念
GPS的信號
GPS衛星發射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60Mhz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調製著多種信號，這些信號主要有：
C/A碼
C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調製在L1載波上，是1MHz的偽隨機噪聲碼（PRN碼），其碼長為1023位（周期為1ms）。由於每顆衛星的C/A碼都不一樣，因此，我們經常用它們的PRN號來區分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信號。
P碼
Y碼
見P碼。
導航信息
導航信息被調製在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鐘改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航信息也被稱為廣播星曆。
SPS和PPS是GPS系統針對不同用戶提供兩種不同類型的服務。一種是標準定位服務(SPSStandard Positioning Service)，另一種是精密定位服務(PPSPrecision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務分別由兩種不同的子系統提供，標準定位服務由標準定位子系統(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服務則由精密定位子系統(PPSPrecision Positioning System)提供。
SPS主要面向全世界的民用用戶。 PPS主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶。
在GPS定位中，經常採用下列觀測值中的一種或幾種進行數據處理，以確定出待定點的坐標或待定點之間的基線向量：
L1載波相位觀測值
L2載波相位觀測值（半波或全波）
調製在L1上的C/A碼偽距
調製在L1上的P碼偽距
調製在L2上的P碼偽距
L1上的都卜勒頻移
L2上的都卜勒頻移
實際上，在進行GPS定位時，除了大量地使用上面的觀測值進行數據處理以外，還經常使用由上面的觀測值通過某些組合而形成的一些特殊觀測值，如寬巷觀測值（Wide-Lane）、窄巷觀測值（Narrow-Lane）、消除電離層延遲的觀測值（Ion-Free）來進行數據處理。
誤差
我們在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響。與GPS衛星有關的影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類：
SA
美國政府從其國家利益出發，通過降低廣播星曆精度（ 技術）、在GPS基準信號中加入高頻抖動（ 技術）等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度。
衛星星曆誤差
在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星曆[7]提供的，但不論採用哪種類型的星曆，所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星曆誤差。
衛星鐘差
衛星鐘差是GPS衛星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標準時間之間的誤差。
衛星信號發射天線相位中心偏差
衛星信號發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信號發射天線的標稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。
