全球定位系統（Global Positioning System，通常簡稱GPS）是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球表面絕大部分地區（98%）提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研製和維護，可滿足位於全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統包括太空中的24顆GPS衛星；地面上的1個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中4顆衛星，就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度；所能收聯接到的衛星數越多，解碼出來的位置就越精確。該系統是由美國政府於20世紀70年代開始進行研製於1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機，無需另外付費。GPS信號分為民用的標準定位服務（SPS，Standard Positioning Service)和軍規的精確定位服務（PSS，Precise Positioning Service)兩類。由於SPS無須任何授權即可任意使用，原本美國因為擔心敵對國家或組織會利用SPS對美國發動攻擊，故在民用訊號中人為地加入誤差以降低其精確度，使其最終定位精確度大概在100米左右；軍規的精度在十米以下。2000年以後，柯林頓政府決定取消對民用訊號的干擾。因此，現在民用GPS也可以達到十米左右的定位精度。GPS系統擁有如下多種優點：全天候，不受任何天氣的影響；全球覆蓋（高達98%）；三維定速定時高精度；快速、省時、高效率；套用廣泛、多功能；可移動定位；
基本介紹
- 中文名：通信GPS
- 外文名：Communication GP
- 簡稱：GPS
- 時間：20世紀70年
- 屬性：衛星導航定位系統
通信GPS簡介,通信GPS導航原理,通信GPS定位原理,
通信GPS簡介
全球定位系統（GPS）是20世紀70年代由美國陸海空三軍聯合研製的新一代空間衛星導航定位系統。其主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，並用於情報收集、核爆監測和應急通信等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成部分。經過20餘年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。
通信GPS導航原理
GPS導航儀
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記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。
GPS定位原理
GPS定位原理
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）通信GPS - 通信GPS定位原理 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)
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記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。
GPS定位原理
GPS定位原理
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）通信GPS - 通信GPS定位原理 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)
通信GPS定位原理
市場的現狀 中國GPS導航的市場潛力巨大。截至到2005年底，中國擁有車載導航設備的車輛不足10萬輛，相對於3000萬輛的汽車總數來說，普及率不到1%。而日本的汽車車載導航安裝率高達59%，歐美約占25%。2006年便攜導航市場應該有近5億元的規模，而隨著市場的高速發展及新品牌的層出不窮，預計2009年中國汽車GPS導航系統終端的銷售額將接近100億元。 2008年，被人們稱為中國的“3G元年”。眾所周知，目前在國內通信領域，最火的就是正在試運行的TD-SCDMA——3G標準。作為新一代的通信技術，3G帶給人們非常多的期許。3G牌照的全面發放，也成了人們共同關注的焦點。其實在國內的GPS導航領域也在經歷著一場蛻變，第三代PND類導航產品的應運而生，已經把人們帶進了全新的導航時代。 衛星導航套用產業在國民經濟中發揮著越來越重要的作用，將成為十一五”發展的亮點。在“十一五”期間，衛星導航在其它領域如航空、海路、鐵路、建築、電信、電力等方面的套用都會有很大的發展空間。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。 發展的主要趨勢 2010年，中國GPS市場發展迅速，無論是車載產品還是攜帶型產品，銷量均較2009年有明顯上升。另外，GPS產品價格在2010年出現明顯下降，許多知名品牌也紛紛加大對低端市場的重視程度。從行業整體情況看，導航功能、相關增值服務正逐漸成為新的市場增長點，售後保障服務也更加規範，市場呈現良性發展趨勢。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。 中國GPS導航系統市場的發展潛力非常巨大，在未來的數年內，中國將成為全球最大的車載GPS市場，由於導航衛星、車載導航設備商業化套用環境以及衛星導航套用標準的成熟，車載導航系統將被消費者更加廣泛地接受，產品價格也會逐步下降，市場規模將不斷擴大。
汽車GPS導航系統終端的銷售額將接近100億元。 2008年，被人們稱為中國的“3G元年”。眾所周知，目前在國內通信領域，最火的就是正在試運行的TD-SCDMA——3G標準。作為新一代的通信技術，3G帶給人們非常多的期許。3G牌照的全面發放，也成了人們共同關注的焦點。其實在國內的GPS導航領域也在經歷著一場蛻變，第三代PND類導航產品的應運而生，已經把人們帶進了全新的導航時代。 衛星導航套用產業在國民經濟中發揮著越來越重要的作用，將成為十一五”發展的亮點。在“十一五”期間，衛星導航在其它領域如航空、海路、鐵路、建築、電信、電力等方面的套用都會有很大的發展空間。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。
發展的主要趨勢
2010年，中國GPS市場發展迅速，無論是車載產品還是攜帶型產品，銷量均較2009年有明顯上升。另外，GPS產品價格在2010年出現明顯下降，許多知名品牌也紛紛加大對低端市場的重視程度。從行業整體情況看，導航功能、相關增值服務正逐漸成為新的市場增長點，售後保障服務也更加規範，市場呈現良性發展趨勢。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。 中國GPS導航系統市場的發展潛力非常巨大，在未來的數年內，中國將成為全球最大的車載GPS市場，由於導航衛星、車載導航設備商業化套用環境以及衛星導航套用標準的成熟，車載導航系統將被消費者更加廣泛地接受，產品價格也會逐步下降，市場規模將不斷擴大。隨著中國國民經濟的快速增長的西部大開發的實施，我省的高等級公路建設迎來前所末有的發展機遇，這就對勘測設計提出了更高的要求，隨著公路設計行業軟體技術和硬體設備的發展，公路設計已實現CAD化，有些軟體本身還要求提供地面數位化測繪產品的支持；建立勘測、設計、施工、後期管理一體化的數據鏈，減少數據轉抄、輸入等中間環節，是公路勘測設計“內外業一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術發展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已採用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，大大延長了設計周期。勘測技術的進步在於設備引進和技術改造，在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。公路勘測設計“內外業一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術發展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已採用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，大大延長了設計周期。勘測技術的進步在於設備引進和技術改造，在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。
汽車GPS導航系統終端的銷售額將接近100億元。 2008年，被人們稱為中國的“3G元年”。眾所周知，目前在國內通信領域，最火的就是正在試運行的TD-SCDMA——3G標準。作為新一代的通信技術，3G帶給人們非常多的期許。3G牌照的全面發放，也成了人們共同關注的焦點。其實在國內的GPS導航領域也在經歷著一場蛻變，第三代PND類導航產品的應運而生，已經把人們帶進了全新的導航時代。 衛星導航套用產業在國民經濟中發揮著越來越重要的作用，將成為十一五”發展的亮點。在“十一五”期間，衛星導航在其它領域如航空、海路、鐵路、建築、電信、電力等方面的套用都會有很大的發展空間。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。
發展的主要趨勢
2010年，中國GPS市場發展迅速，無論是車載產品還是攜帶型產品，銷量均較2009年有明顯上升。另外，GPS產品價格在2010年出現明顯下降，許多知名品牌也紛紛加大對低端市場的重視程度。從行業整體情況看，導航功能、相關增值服務正逐漸成為新的市場增長點，售後保障服務也更加規範，市場呈現良性發展趨勢。 衛星導航技術的發展趨勢主要表現在三方面：一是衛星導航的多系統並存，使系統可用性得以提高，套用領域將更廣闊；二是多元組合導航技術正在得到推廣套用，主要有GPS與移動通信基站定位、陀螺、航位推算技術等的組合套用；三是衛星導航與無線通信等其它高技術相結合，如GPS接收機嵌入到蜂窩電話、攜帶型PC、PDA和手錶等通信、安全和消費類電子產品中，從根本上促進了IT技術的整體發展。 中國GPS導航系統市場的發展潛力非常巨大，在未來的數年內，中國將成為全球最大的車載GPS市場，由於導航衛星、車載導航設備商業化套用環境以及衛星導航套用標準的成熟，車載導航系統將被消費者更加廣泛地接受，產品價格也會逐步下降，市場規模將不斷擴大。隨著中國國民經濟的快速增長的西部大開發的實施，我省的高等級公路建設迎來前所末有的發展機遇，這就對勘測設計提出了更高的要求，隨著公路設計行業軟體技術和硬體設備的發展，公路設計已實現CAD化，有些軟體本身還要求提供地面數位化測繪產品的支持；建立勘測、設計、施工、後期管理一體化的數據鏈，減少數據轉抄、輸入等中間環節，是公路勘測設計“內外業一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術發展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已採用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，大大延長了設計周期。勘測技術的進步在於設備引進和技術改造，在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。公路勘測設計“內外業一體化”的要求，也是影響高等級公路設計技術發展的“瓶頸”所在。目前公路勘測中雖已採用電子全站儀等先進儀器設備，但常規測量方法受橫向通視和作業條件的限制，作業強度大，且效率低，大大延長了設計周期。勘測技術的進步在於設備引進和技術改造，在目前的技術條件下引入GPS技術應當是首選。
