全球定位系統

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系統）的簡稱。GPS起始於1958年美國軍方的一個項目，1964年投入使用。20世紀70年代，美國陸海空三軍聯合研製了新一代衛星定位系統GPS 。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，並用於情報蒐集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，經過20餘年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。

台北時間2019年4月7日，GPS迎來20年一次的“周數重置事件”，意即該系統的“計時器”已達到最大值、需要“清零”重置。專家提醒，使用老舊GPS設備、或未能及時更新軟體的用戶可能會在當天遭遇系統異常，比如時間或地點定位會報錯。

基本介紹

• 中文名：全球定位系統
• 外文名：GlobalPositioning System
• 全稱：定時測距導航衛星全球定位系統
• 簡稱：GPS

概述

定義

利用GPS定位衛星，在全球範圍內實時進行定位、導航的系統，稱為全球衛星定位系統，簡稱GPS。GPS是由美國國防部研製建立的一種具有全方位、全天候、全時段、高精度的衛星導航系統，能為全球用戶提供低成本、高精度的三維位置、速度和精確定時等導航信息，是衛星通信技術在導航領域的套用典範，它極大地提高了地球社會的信息化水平，有力地推動了數字經濟的發展。

簡介

GPS可以提供車輛定位、防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能。要實現以上所有功能必須具備GPS終端、傳輸網路和監控平台三個要素。

發展

GPS的前身是美國軍方研製的一種子午儀衛星定位系統(Transit)，1958年研製，1964年正式投入使用。該系統用5到6顆衛星組成的星網工作，每天最多繞過地球13次，並且無法給出高度信息，在定位精度方面也不盡如人意。然而，子午儀系統使得研發部門對衛星定位取得了初步的經驗，並驗證了由衛星系統進行定位的可行性，為GPS的研製埋下了鋪墊。由於衛星定位顯示出在導航方面的巨大優越性及子午儀系統存在對潛艇和艦船導航方面的巨大缺陷。美國海陸空三軍及民用部門都感到迫切需要一種新的衛星導航系統。

為此，美國海軍研究實驗室(NRL)提出了名為Tinmation的用12到18顆衛星組成10000km高度的全球定位網計畫，並於1967年、1969年和1974年各發射了一顆試驗衛星，在這些衛星上初步試驗了原子鐘計時系統，這是GPS精確定位的基礎。而美國空軍則提出了621-B的以每星群4到5顆衛星組成3至4個星群的計畫，這些衛星中除1顆採用同步軌道外其餘的都使用周期為24h的傾斜軌道，該計畫以偽隨機碼(PRN)為基礎傳播衛星測距信號，其強大的功能，當信號密度低於環境噪聲的1%時也能將其檢測出來。偽隨機碼的成功運用是GPS得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計畫主要用於為艦船提供低動態的2維定位，空軍的計畫能供提供高動態服務，然而系統過於複雜。由於同時研製兩個系統會造成巨大的費用而且這裡兩個計畫都是為了提供全球定位而設計的，所以1973年美國國防部將2者合二為一，並由國防部牽頭的衛星導航定位聯合計畫局(JPO)領導，還將辦事機構設立在洛杉磯的空軍航天處。該機構成員眾多，包括美國陸軍、海軍、海軍陸戰隊、交通部、國防製圖局、北約和澳大利亞的代表。

最初的GPS計畫在美國聯合計畫局的領導下誕生了，該方案將24顆衛星放置在互成120度的三個軌道上。每個軌道上有8顆衛星，地球上任何一點均能觀測到6至9顆衛星。這樣，粗碼精度可達100m，精碼精度為10m。由於預算壓縮，GPS計畫不得不減少衛星發射數量，改為將18顆衛星分布在互成60度的6個軌道上，然而這一方案使得衛星可靠性得不到保障。1988年又進行了最後一次修改：21顆工作星和3顆備用星工作在互成60度的6條軌道上。這也是GPS衛星所使用的工作方式。

GPS導航系統是以全球24顆定位人造衛星為基礎，向全球各地全天候地提供三維位置、三維速度等信息的一種無線電導航定位系統。它由三部分構成，一是地面控制部分，由主控站、地面天線、監測站及通訊輔助系統組成。二是空間部分，由24顆衛星組成，分布在6個軌道平面。三是用戶裝置部分，由GPS接收機和衛星天線組成。民用的定位精度可達10米內。

工作原理

定位原理

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

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 CA碼測得的偽距稱為CA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定位原理

定位精度

28顆衛星(其中4顆備用)早已升空，分布在6條交點互隔60度的軌道面上，距離地面約20000千米。已經實現單機導航精度約為10米，綜合定位的話，精度可達厘米級和毫米級。但民用領域開放的精度約為10米。

數據

卜默示條件，GPS模組SiRFStarIII接受每二輸出位置的數據，通常$GPRMC精簡數據格式的數據，包括緯度，經度的目的，速度（結），運動方向角，年，月，時，分，秒，毫秒，定位數據是有效的或無效的，和其他重要信息。語句格式如下：

$GPRMC，，，，，，，，，，，，*，HH

只需要知道位置信息，所以在閱讀唯一的，可以實際套用。

<1>：當地時間代表UTC。格式“當每分鐘，小時，分鐘和秒2。

<2>：工作代表國家。”“顯示可用的數據，“V”表示接受警報，沒有可用的數據。

<3>：代表緯度數據。“子級的格式。分分分。”

<4>：緯度半球為代表的“N”或“S”。

<5>：代表經度數據。格式和LD

現狀；度分秒。sub-sub-sub-sub.”

<6>：代表經度半球，為“E”或“

軟體讀取經緯度數據，目前的位置停止分析，確定用戶的當前位置在該地區建立和平。的方法是基於用戶的設定確定中心的緯度和經度和緯度和經度計算出活動維持當前的對象可以超過和平活動預定半徑。結果的基礎上的歧視，設定相應的標誌。

主要功能

1. 導航
2. 測量
3. 授時

組成部分

空間部分

GPS的空間部分是由24顆衛星組成（21顆工作衛星；3顆備用衛星），它位於距地表20200km的上空，運行周期為12h。衛星均勻分布在6個軌道面上（每個軌道面4顆），軌道傾角為55°。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星，並能在衛星中預存導航信息，GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。

地面控制系統

地面控制系統由監測站(Monitor Station）、主控制站（Master Monitor Station）、地面天線（Ground Antenna）所組成，主控制站位於美國科羅拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息，並計算衛星星曆、相對距離，大氣校正等數據。

用戶設備部分

用戶設備部分即GPS信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後，就可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率，解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬體和機內軟體以及GPS 數據的後處理軟體包構成完整的GPS 用戶設備。GPS接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。設定機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機後機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便於野外觀測使用。其次則為使用者接收器，現有單頻與雙頻兩種，但由於價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。

術語

1．GPS Generalized Processor Sharing 通用處理器共享（計算機）

2．GPS Global Positioning System全球定位衛星/系統（通信）

3．[GPSS]General Purpose Systems Simulator通用系統模擬器

4．[DGPS]DifferentialGPS差分GPS，差分全球定位系統

5．GPS General Phonetic Symbols 捷易讀注音符

計畫實施

第一階段

方案論證和初步設計階段。

從1978年到1979年，由位於加利福尼亞的范登堡空軍基地採用雙子座火箭發射4顆試驗衛星，衛星運行軌道長半軸為26560km，傾角64度。軌道高度20000km。這一階段主要研製了地面接收機及建立地面跟蹤網，結果令人滿意。

第二階段

全面研製和試驗階段。

從1979年到1984年，又陸續發射了7顆稱為“BLOCK I”的試驗衛星，研製了各種用途的接收機。實驗表明，GPS定位精度遠遠超過設計標準，利用粗碼定位，其精度就可達14米。

第三階段

實用組網階段。

1989年2月4日第一顆GPS工作衛星發射成功，這一階段的衛星稱為“BLOCK II” 和 “BLOCK IIA”。此階段宣告GPS系統進入工程建設狀態。1993年底實用的GPS網即（21+3）GPS星座已經建成，今後將根據計畫更換失效的衛星。

GPS前景

由於GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點，作為先進的測量手段和新的生產力，已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個套用領域。

隨著冷戰結束和全球經濟的蓬勃發展，美國政府宣布2000年至2006年期間，在保證美國國家安全不受威脅的前提下，取消SA政策，GPS民用信號精度在全球範圍內得到改善，利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到10米，這將進一步推動GPS技術的套用，提高生產力、作業效率、科學水平以及人們的生活質量，刺激GPS市場的增長。據有關專家預測，在美國，單單是汽車GPS導航系統，2000年後的市場將達到30億美元，而在中國，汽車導航的市場也將達到50億元人民幣。可見，GPS技術市場的套用前景非常可觀。

隨著2000年10月31日第一顆北斗導航衛星成功發射，我國開始逐步建立北斗衛星定位系統。截止到2013年，北斗在軍用及民用領域均已開展套用，對GPS形成了一定程度的衝擊。如在軍用領域，北斗二代軍用終端已達到厘米級的定位精度；而在更廣泛的民用領域，三星已推出支持北斗衛星定位功能的手機，凱立德已推出支持北斗的車載導航儀，根據《國家衛星導航產業中長期發展規劃》，到2020年，我國衛星導航系統產值將超過4000億元，國內以往由GPS壟斷市場的局面就此改變。

GPS特點

（1）全球全天候定位

GPS衛星的數目較多，且分布均勻，保證了地球上任何地方任何時間至少可以同時觀測到4顆GPS衛星，確保實現全球全天候連續的導航定位服務（除打雷閃電不宜觀測外）。

（2）定位精度高

套用實踐已經證明，GPS相對定位精度在50km以內可達10-6m，100-500km可達10-7m，1000km可達10-9m。在300-1500m工程精密定位中，1小時以上觀測時解其平面位置誤差小於1mm，與ME-5000電磁波測距儀測定的邊長比較，其邊長較差最大為0.5mm，校差中誤差為0.3mm。

實時單點定位(用於導航)：P碼1~2m ；C/A碼5~10m。

靜態相對定位：50km之內誤差為幾mm+(1~2ppm*D)；50km以上可達0.1~0.01ppm。

實時偽距差分(RTD)：精度達分米級。

實時相位差分(RTK)：精度達1~2cm。

（3）觀測時間短

隨著GPS系統的不斷完善，軟體的不斷更新，20km以內相對靜態定位，僅需15-20分鐘；快速靜態相對定位測量時，當每個流動站與基準站相距在15KM以內時，流動站觀測時間只需1-2分鐘；採取實時動態定位模式時，每站觀測僅需幾秒鐘。

因而使用GPS技術建立控制網，可以大大提高作業效率。

（4）測站間無需通視

GPS測量只要求測站上空開闊，不要求測站之間互相通視，因而不再需要建造覘標。這一優點既可大大減少測量工作的經費和時間（一般造標費用約占總經費的30%～50%），同時也使選點工作變得非常靈活，也可省去經典測量中的傳算點、過渡點的測量工作。

（5）儀器操作簡便

隨著GPS接收機的不斷改進，GPS測量的自動化程度越來越高，有的已趨於“傻瓜化”。在觀測中測量員只需安置儀器，連線電纜線，量取天線高，監視儀器的工作狀態，而其它觀測工作，如衛星的捕獲，跟蹤觀測和記錄等均由儀器自動完成。結束測量時，僅需關閉電源，收好接收機，便完成了野外數據採集任務。

如果在一個測站上需作長時間的連續觀測，還可以通過數據通訊方式，將所採集的數據傳送到數據處理中心，實現全自動化的數據採集與處理。另外，接收機體積也越來越小，相應的重量也越來越輕，極大地減輕了測量工作者的勞動強度。

（6）可提供全球統一的三維地心坐標

GPS測量可同時精確測定測站平面位置和大地高程。GPS水準可滿足四等水準測量的精度，另外，GPS定位是在全球統一的WGS-84坐標系統中計算的，因此全球不同地點的測量成果是相互關聯的。

（7）套用廣泛

強化型

據澳大利亞每日航天網站2009年8月3日報導 銥星公司宣布，該公司與波音公司聯合為美國海軍研究實驗室開發和演示了高整合性全球定位系統（GPS）項目增強能力，實現了兩個重要里程碑。

GPS衛星

第一個里程碑完成了銥星星載計算機的增強型窄帶軟體升級，使第二代GPS輔助信號能夠通過整個衛星星座進行傳輸。這種傳輸信號將能夠快速的、比使用的技術更加精確的實現GPS定位。這種GPS輔助信號即使在限定性作戰環境下，如城區、森林、山區及峽谷中，以及在敵方干擾或戰場射頻噪聲中，也將能為裝備作戰人員提供快速鎖定和保持GPS信號的能力。

第二個里程碑演示了GPS信號獲取能力。在信號干擾環境下，行進中的車輛利用高整合性GPS輔助接收機，只需花費幾分鐘就可接收到GPS信號。

高整合性GPS系統將利用銥星低地球軌道通信系統和美國空軍運行的GPS中軌導航衛星信號。銥星提供高功率信號和快速變換地面軌跡，實施對用戶的初始定位。

該團隊按進度並在預算內完成了軟體升級，主要為

1. GPS的套用都是基於兩個基本服務
2. 1.空間位置服務

①.定位：如汽車防盜、地面車輛跟蹤和緊急救生。

GPS套用範圍

②.導航：如船舶遠洋導航和進港引水、飛機航路引導和進場降落、智慧型交通、汽車自主導航及飛彈制導。

③測量：主要用於測量時間、速度、及大地測繪，如水下地形測量、地殼形變測量，大壩和大型建築物變形監測及浮動車數據，利用GPS定期記錄車輛的位置和速度信息。從而計算道路的擁堵情況。

2、時間服務

①系統同步：如CDMA通信系統和電力系統

②授時：準確時間的授入、準確頻率的授入

1. 實例
2. 1.GPS在巡線車輛管理的運用

巡線車輛監控調度方案服務於需要通過車輛巡邏來監控線路狀態的服務型企業或管理型部門。方案將線路的規劃和實際的巡線工作結合起來，以業務關鍵點為核心，通過GPS實時監控獲得車輛的位置信息來考察車輛的巡線任務完成情況，通過各車輛距離事發關鍵點的距離和車輛當前的狀態自動進行可調度車輛的選取。最終結合車輛分析和周密的統計報表，行成可計畫、可執行、可評價的巡線車輛監控調度方案。該方案由行業中的成功實踐者提出，並在2010廣州亞運會對中國電信巡線車輛成功運用。

GPS導航儀

1. GPS首次出現在軍事套用

1989年，一群認真專注的工程師和一個偉大的產品構想，造就了今日全球衛星定位導航系統的領導品牌GARMIN—兼具最佳的銷售成績與專業技術。由製造當初在波斯灣戰爭中被聯軍採用的第一台手持GPS，到現今成為GPS 的第一品牌，GARMIN的產品以更優良的功能和用途遠遠超越傳統GPS接收器，並為GPS立下一嶄新的里程碑。

GPS導航儀

為了緩解當時“沙漠風暴”行動時軍用GPS接收裝置短缺的問題，美軍考慮購買民用GPS接收裝置。民用接收裝置的導航功能和軍用裝置完全一樣，只不過不能識別軍用加密信號而已。因此，到了“沙漠盾牌”軍事行動的時候，美國國防部就提前購買了數千套民用GPS接收裝置裝備各參戰部隊，占到了所有的5300套接收裝置的85%。

1. GPS在個人定位中的套用

國內首款語音彩信GPS定位器--　昱讀全資科技語音彩信GPS定位器為列，它內置全國的地圖數據，無需後 台支持，結合了GPS全球定位系統、GSM通信技術、嵌入式語音播報技術、GIS技術、GIS搜尋引擎、圖像處理技術和圖像傳輸技術，直接回復終端中文地址、彩信、或語音播報地理位置。

語音彩信gps定位器

5、GPS在汽車導航和交通管理中的套用

三維導航是GPS的首要功能，飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導航器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理機、車速感測器、陀螺感測器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網路、計算機車輛管理信息系統相結合，可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能。

GPS套用

6、GPS技術在導航儀中的套用舉例

國際領先GPS導航儀品牌：Ahada（艾航達）――源自美國矽谷，現已登錄中國！

產品核心功能：

1） 地圖查詢

GPS導航儀

◎可以在操作終端上搜尋你要去的目的地位置。

◎可以記錄你常要去的地方的位置信息，並保留下來，也和可以和別人共享這些位置信息。

◎模糊的查詢你附屬檔案或某個位置附近的如加油站，賓館、取款機等信息，

2） 路線規劃

◎GPS導航系統會根據你設定的起始點和目的地，自動規劃一條線路。

◎規劃線路可以設定是否要經過某些途徑點。

◎規劃線路可以設定是否避開高速等功能。

3） 自動導航

◎語音導航：◎畫面導航：

GPS導航儀

◎重新規劃線路：

種類

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。

按接收機的用途分類

1．導航型接收機

此類型接收機主要用於運動載體的導航，它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機一般採用C/A碼偽距測量，單點實時定位精度較低，一般為±10m，有SA影響時為±100m。這類接收機價格便宜，套用廣泛。根據套用領域的不同，此類接收機還可以進一步分為：

車載型——用於車輛導航定位；

航海型——用於船舶導航定位；

航空型——用於飛機導航定位。由於飛機運行速度快，因此，在航空上用的接收機要求能適應高速運動。

星載型——用於衛星的導航定位。由於衛星的速度高達7km/s以上，因此對接收機的要求更高。

2．測地型接收機

測地型接收機主要用於精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要採用載波相位觀測值進行相對定位，定位精度高。儀器結構複雜，價格較貴。

3． 授時型接收機

這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標準進行授時，常用於天文台及無線電通訊中時間同步。

按接收機的載波頻率分類

單頻接收機

單頻接收機只能接收L1載波信號，測定載波相位觀測值進行定位。由於不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機只適用於短基線（<15km）的精密定位。

雙頻接收機

雙頻接收機可以同時接收L1，L2載波信號。利用雙頻對電離層延遲的不一樣，可以消除電離層對電磁波信號的延遲的影響，因此雙頻接收機可用於長達幾千公里的精密定位。

按接收機通道數分類

GPS接收機能同時接收多顆GPS衛星的信號，為了分離接收到的不同衛星的信號，以實現對衛星信號的跟蹤、處理和量測，具有這樣功能的器件稱為天線信號通道。根據接收機所具有的通道種類可分為：

多通道接收機

序貫通道接收機

多路多用通道接收機

按接收機工作原理分類

碼相關型接收機

碼相關型接收機是利用碼相關技術得到偽距觀測值。

平方型接收機

平方型接收機是利用載波信號的平方技術去掉調製信號，來恢復完整的載波信號，通過相位計測定接收機內產生的載波信號與接收到的載波信號之間的相位差，測定偽距觀測值。

混合型接收機

這種儀器是綜合上述兩種接收機的優點，既可以得到碼相位偽距，也可以得到載波相位觀測值。

干涉型接收機

這種接收機是將GPS衛星作為射電源，採用干涉測量方法，測定兩個測站間距離。

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。

類似車載GPS

類似車載GPS終端的還有定位手機、個人定位器等。GPS衛星定位由於要通過第三方定位服務，所以要交納不等的月/年服務費。

所有的GPS定位終端，都沒有導航功能。因為再需要增加硬體和軟體，成本提高。

我們在電視裡看到的車載GPS廣告，和上述的車載GPS完全是兩回事。它是一種GPS導航產品，當需要導航時，首先定位，也就是導航的起點，但是它不能把定位信息傳送到第三方和持有人那裡，因為導航儀中缺少對外通信。比如你把導航儀放在車裡，你朋友把車借開走了，導航儀可以繼續使用，繼續定位，但是不能發信息給你，你就無法查找車輛位置。學術上的定位只能獲取自己的位置。廣告中的定位其實是定位追蹤，這個需要在完成學術上定位前提下，通過通訊手段把位置告知你。

你說我買的是導航手機該行了吧，你想想，你把導航手機放在車上，車被盜了，那個手機會自己給你或第三方打電話發簡訊嗎？它是需要人來操作的。所以說導航終端都沒有定位功能。

導航終端可以導航路線，讓你在陌生的地方不迷路，劃出路線讓你到達目的地，告訴你自己當前位置，和周邊的設施等等。

中國在GPS套用上取得了很大的市場.其中有很多公司是導航的.但是也有在GPS行業做定位管理的。

各種GPS/GIS/GSM/GPRS車輛監控系統軟體、GSM和GPRS移動智慧型車載終端、系統的二次開發車輛監控系統整體搭建方案.系統廣泛套用於公安，醫療，消防，交通，物流等領域。該方案基於NXP的PNX1090 Nexperia移動多媒體處理器硬體和由NXP與合作夥伴ALK Technologies聯合開發的軟體。NXP聲稱，該方案提供了設計師搭建一個帶導航能力的低成本、多媒體功能豐富的攜帶型媒體播放器所需的一切，這些多媒體功能包括：MP3播放、標準和高清晰度視頻播放和錄製、FM收音、圖像存儲和遊戲。NXP以其運行於PNX0190上的swGPS Personal軟體來實現GPS計算，從而取代了一個GPS基帶處理器，進而降低了材料清單（BOM）成本並支持現場升級。

跟隨GPS 的一系列關聯的套用都設計到數學和算法，和GIS系統，地圖投影，坐標系轉換！

由於衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信號的影響，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍採用差分GPS(DGPS）技術，建立基準站（差分台）進行GPS觀測，利用已知的基準站精確坐標，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，並對外發布。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準確的位置。實驗表明，利用差分GPS（DGPS），定位精度可提高到5米。

預警器

GPS預警器是通過GPS衛星在GPS預警器中設定坐標來完成的，比如遇到一個電子眼，然後通過相關設備在電子眼的正下方設立一個坐標，這樣，使得裝上這個坐標點數據的預警器到達這個點時，在達到坐標點的前300米左右就會開始預警，告訴車主前面有電子眼測速，不能超速駕駛，這樣就起到一個預警作用。這樣的準確率跟數據點的多少是有關係的，主要就是利用衛星的定位來實現了。這種利用電子眼的經緯度信息進行預警的方式，關鍵在於電子眼數據的及時更新.這種產品的缺點在於不能測到流動性測速，有些反測速型的GPS導航儀，如凱旋智慧型預警GPS，配有反測速雷達機系統，GPS預警和反測速雷達機預警，兩套系統同時工作，能夠全面的實現電子眼預警的功能.

智慧型系統

主要由兩大部分組成，即；本地的監控中心軟體管理平台和遠程的GPS智慧型車載終端。遠程的GPS智慧型車載終端將車輛所處的位置信息、運行速度、運行軌跡等數據傳回到監控中心，監控中心接收到這些數據後，會立即進行分析、比對等處理，並將處理結果以正常信息或者報警信息兩類形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對目標車輛採取必要措施。

市場發展

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，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。

如何選購

質量

在選擇GPS導航產品時，軟體和硬體的配置非常重要。一般來說專業品牌廠商的硬體配置是比較值得信賴的。一些山寨的GPS廠商經常編造硬體的配置，在液晶屏、GPS晶片、處理器等方面難以保證產品質量。他們整個GPS產品的生產過程無非是將一些硬體進行簡單的整合和組裝。而正規GPS廠家的硬體配置往往要經過層層把關，並要通過ISO質量生產標準（主要是ISO2000質量認證、ISO14001環境認證）等的認證。對於汽車產品只有通過“ISO/TS TS16949標準認證”才能向賓士、大眾等汽車廠商供應產品和服務。

軟體

而在軟體方面最受關注的自然就是GPS導航地圖數據的準確性和更新的及時性。地圖的經常更新造成了電子地圖的製作成本居高不下，因此許多不合格的GPS生產廠商就會減少地圖更新或是盜版其他電子地圖。消費者如果使用採用“假冒偽劣”的地圖的機器導航，不僅容易“誤入歧途”，甚至會有生命危險。

品牌

實際上，品牌的重要性遠遠超過了其它。由於衛星導航產業在中國是一個處於發展期的高新科技行業，只有那些在市場上耕耘多年的專業廠商，才能保障產品技術方面的領先優勢，同時也有資金和實力為用戶提供全面、優秀的服務保障。

產品的價格和售後服務也是購買產品要考慮的主要因素。消費者都希望能買到質優價廉的產品，但結果卻未必得償所願。市場上很多的導航產品 “價廉”卻並不“物美”。所以，在這裡要提醒消費者，選購產品時，不要被單純的不正常低價蒙蔽雙眼。對於與自己駕駛出行、旅遊探險息息相關的導航產品來說，一定不要吝嗇為自己的“出行安全”買單。

作為GPS導航產品，產品技術的升級和地圖數據的更新是非常重要的，只有專業品牌的廠家才能夠為消費者及時提供這樣的服務。

誤區

油價三連跌後，又迎來三連漲，剛剛購車的新手，更是擔心自己多跑了冤枉路，導致任何省油駕駛習慣都白費了。因此，購車之後，越來越多的菜鳥都會考慮購買車載導航儀。可是，記者發現，除了導航產品本身的缺陷外，無論在選購時的靜態測試，還是在實際套用過程中，車主們都存在一些認識誤區。

一：選購時莫迷信搜星速度

通常，在購買GPS導航儀的商店中，銷售人員會向消費者們展示產品的搜星接收信號如何迅速。通常，GPS分為熱啟動、冷啟動和溫啟動三種方式，但在售賣導航儀的過程中，有些銷售人員故意偷換概念，用不同狀態下的GPS進行搜星速度比測。一般初次使用時、電池耗盡導致信息丟失，或者關機狀態下將接收設備移動1000公里以上距離時，GPS冷啟動定位速度相比熱啟動定位速度要慢很多。

其實，很多消費者都看重超快速定位，但銷售人員展示的搜星超快不一定是真的快，因為需要區分冷熱啟動的不同狀態，像市場上有些GPS產品搭載了HotFix超快速定位技術，比起其餘沒有超快速定位技術的產品，定位速度要快一倍以上。

二：語種並非越多越實用

由於實際套用中，多數情況下是利用產品的聲音來導航，因此，越來越多的產品又多了一個賣點“多語種選擇”，除了最常見的國語、英語，還出現了粵語、客家話、潮州話、東北話、四川話等方言，因此，有的消費者在選購時，就覺得它的“語言能力”超強。但有些消費者在使用後反映，其實最能夠將路面實際情況表達得恰到好處的，始終是國語。其它語言則只是將路名距離等簡單的信息機械地以當地方言表達出來，因此，在導航信息的表述中，讓人感覺怪怪的。

三：對比超遠景點路線規劃

選擇一款導航產品，它對路線規劃、演算速度的快慢，是衡量產品優劣的一個重要方面。因此，有些消費者在購買時，喜歡輸入當地的道路信息，以試驗產品的運算情況，這並不足夠。可儘量將一些極遠的地點，如西藏、新疆、內蒙古、吉林等地的旅遊景點設為目的地，以測試機器的計算速度。而且，這種遠程目的地最好多輸入幾個。記者在使用中發現，將西藏布達拉宮設為目的地，有的產品雖然可以較迅速地規劃出路徑，但再將吉林、內蒙古的一些景點設為目的地，讓它演算，產品就逐漸出現了運算緩慢甚至當機現象。如果機器每次的演算狀態進度，從0%-100%都可以在短時間內完成，證明其運行質量可以得到保證。但如果有的機器在顯示到60%-70%時，就出現很緩慢，甚至當機，這種機器顯然不太適合那些喜歡自駕遠遊的消費者。

四：輸入興趣點對比地圖信息量

市場上大部分品牌的GPS導航儀，都會選擇一家固定的電子地圖商合作。但要注意，這種符合國家出版資質的電子地圖，大體上數據信息相差不大，但卻有南北之分。有的公司的電子地圖面向的市場為南方，因此，使用者會發現，本地的一些興趣點的信息量會十分豐富，以郊區一些樓盤為例，主打南方市場的某電子地圖，連該樓盤內不同小區的名稱都可以顯示出來。而一些側重北方市場的電子地圖，則連該樓盤都找不到。因此，在選購時，消費者可以根據自己的需求，對比一下不同產品電子地圖的信息量是否豐富。比如，選擇了禪城區之後，可輸入一些連鎖餐飲企業名稱，看同一區域內哪個更詳細些。結果，有些地圖顯示出二十幾個，但另外一些地圖只顯示出十來個。

五：別憑熟悉路線判斷產品優劣

在選購時，很多人會第一時間將自己經常行駛的出發地與目的地輸入，看看它指引的路線是否與自己經常行駛的路線吻合，以此來判別產品的優劣。其實，這並不完全正確。有經常使用導航儀的車主表示，在不堵車的前提下，往往導航儀推薦的路線更近。可見，如果車主比較熟悉出發地與目的地，容易懷疑導航儀的引導路線。不過，導航儀指引的路線雖然比較近，但也會出現所指引的小路路況極差，甚至難以通過的情況。

四大導航

1、美國全球定位系統（GPS）。由24顆衛星組成，分布在6條交點互隔60度的軌道面上，精度約為10米，軍民兩用，正在試驗第二代衛星系統；

2、俄羅斯“格洛納斯”系統。由24顆衛星組成，精度在10米左右，軍民兩用，設計2009年底服務範圍拓展到全球；

3、歐洲“伽利略”系統。由30顆衛星組成，定位誤差不超過1米，主要為民用。2005年首顆試驗衛星已成功發射。預計2008年前開通定位服務；

4、中國“北斗”系統。由5顆靜止軌道衛星和30顆非靜止軌道衛星組成。“北斗一號”精確度在10米之內，而“北斗二號”可以精確到“厘米”之內。計畫2008年左右覆蓋中國及周邊地區，然後逐步擴展為全球衛星導航系統。2012年10月25日23時33分，我國在西昌衛星發射中心用“長征三號丙”火箭，成功將第16顆北斗導航衛星送入預定軌道。這是我國二代北斗導航工程的最後一顆衛星，這是長征系列運載火箭的第170次發射。至此，我國北斗導航工程區域組網順利完成。

全球定位系統（Global Positioning System）是美國第二代衛星導航系統。是在子午儀衛星導航系統的基礎上發展起來的，它採納了子午儀系統的成功經驗。和子午儀系統一樣，全球定位系統由空間部分、地面監控部分和用戶接收機三大部分組成。全球定位系統的空間部分使用24顆高度約2.02萬千米的衛星組成衛星星座。21+3顆衛星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度。衛星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛星，並能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續的全球導航能力。

地面監控部分包括四個監控站、一個上行注入站和一個主控站。監控站設有GPS用戶接收機、原子鐘、收集當地氣象數據的感測器和進行數據初步處理的計算機。監控站的主要任務是取得衛星觀測數據並將這些數據傳送至主控站。主控站設在范登堡空軍基地。它對地面監控部實行全面控制。主控站主要任務是收集各監控站對GPS衛星的全部觀測數據，利用這些數據計算每顆GPS衛星的軌道和衛星鐘改正值。上行注入站也設在范登堡空軍基地。它的任務主要是在每顆衛星運行至上空時把這類導航數據及主控站的指令注入到衛星。這種注入對每顆GPS衛星每天進行一次，並在衛星離開注入站作用範圍之前進行最後的注入。

時鐘裝置

時鐘裝置的GPS 是英文Global Positioning Satellite，是DCS系統的時鐘裝置，提供DCS系統工作站和DPU的時鐘同步。同時擴展接口為電氣設備提供GPS時間同步。

注意事項

在家不能搜星 GPS靠直接接收美國GPS衛星信號工作，需要在室外看到天空的地方才能接收到衛星信號，室內不能接收！ 2.電池使用時間短 所有車載型GPS電池連續使用時間都不長，因車上有點菸器電源，設計者認為沒有機會需要長時間用電池待機，電池只做備用，不插電源連續使用一般只有40分鐘～1.5小時，型號不同，使用不同，還會有較大差異。 需要注意的是汽車點火發動的瞬間，啟動電流很大，有衝擊燒毀車充保險絲的風險，最好在汽車啟動的時候，不要在點菸器上插車充，啟動後再連線。 3.定位不準 GPS正常平面定位誤差在10-20米以內，受到如天氣，美國GPS政策等諸多因素影響，有時還會更大。如果地圖指示位置沒有很準確在路上，原因可能是信號不良導致延滯造成誤差，也可能是地圖數據偶爾偏差，也有可能是路很寬，所以看起來GPS好像穩定偏移路面。 4.不能搜星或者搜星慢 遇到不能搜星或者搜星慢的情況不要著急，請換地點改時間再試試。不要用一兩次，或一兩天就決定GPS的好壞，由於衛星狀態每天都不同，也許同一個地方，上午信號滿格，但晚上信號差點。

我國前景

隨著汽車、手機等高檔消費品的普及，中國正在成為全球衛星定位導航系統（GPS）產業增長最快的市場之一。“十一五”期間，GPS在多個領域將會擁有更大的發展空間。然而，由於GPS在我國尚處於起步階段，與產業發展相配套的環境還不完善，制約了企業的創新和發展。致力於GPS產業發展的有識之士時刻關注著這些問題，並親自實踐探索其發展和突破之道。北京東方聯星科技有限公司總經理張峻林是眾多探索者中的一員。有了更多這樣的有識之士，中國GPS產業的明天值得期待。

中國投資諮詢網《2007年中國GPS導航市場分析及投資諮詢報告》稱，截至2005年底，中國安裝車載導航設備的車輛不足10萬輛，普及率不到1%。隨著中國市場的高速發展及新品牌的層出不窮，預計GPS產業產值在2007年可接近10億元。“十一五”期間，GPS在航空、海路、鐵路、建築、電信、電力等領域的套用都會有很大的發展空間。然而，由於GPS在我國處於起步階段，與產業發展相配套的環境還不盡完善，制約了企業的創新和發展。

產業配套環境急需建立

與GPS產業發達的國家相比，我國的GPS產業尚處於起步階段，與之配套的大環境還沒有形成，企業發展相對較難。雖然中國企業自主研製的GPS核心技術產品已經達到國際水平，甚至直接賣給國外的公司，但由於沒有適合產業發展的大環境，產業鏈沒有形成，許多相關配套產品都沒有企業提供。特別是能夠研發核心技術的企業太少，只有東方聯星、西安華訊、北京星科聯通等少數幾家，勢單力孤。

在政策環境方面，雖然國家已經認識到發展GPS的重要性，但支持力度遠遠不夠。“主要還是國家衛星導航的人才太少，制定發展衛星導航產業的框架戰略不清晰，導致國家對未來衛星導航產業的認識不足，投入謹慎，對企業的支持力度不夠。”業內人士表示。此外，高校中沒有教授GPS知識的人，更談不上培養下一代GPS人才。

據國外專家預測，到2030年，世界GPS市場將進入到平緩發展階段，市場趨於平穩，套用範圍雖十分廣泛，但隨著產業規模的擴大，單位利潤會逐漸降低。由於事關中國衛星導航產業的發展，多年來一直致力於此的業內人士對以上情況看在眼裡急在心裡，其中就包括東方聯星科技公司總經理張峻林。他說：“衛星導航在國內外都是不成熟的，但是如果再等5年，國外技術完全成熟的時候，我們的機會就更少了，就像現在去做PC作業系統，談何容易？”東方聯星雖然在某些領域已經走在了世界GPS事業的前列，但是缺乏大的環境支持，難免曲高和寡。

國家已經認識到發展GPS的重要性，特別是對某些國有企業動輒支持幾千萬甚至上億元。但這些國有企業並沒有自己的核心技術，而是斥巨資購買國外的技術產品。如果這些企業能轉而利用國內企業的核心技術，讓他們分一杯羹，不僅可以保證國內企業的生存，還能打開GPS發展的大環境，推動我國衛星導航事業的發展。“但是像這樣的局面有誰來改變呢？”張峻林鬱悶地說。

定位系統

定義

GPS定位系統是指利用衛星，在全球範圍內實時進行定位、導航的系統，簡稱GPS(Global Positioning System)。GPS定位系統功能必須具備GPS終端、傳輸網路和監控平台三個要素;這三個要素缺一不可;通過這三個要素，可以提供車輛防盜、反劫、行駛路線監控及呼叫指揮等功能。

構成

空間部分

GPS定位系統的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成，這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座，其中21顆為可用於導航的衛星，3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恆星時。每顆GPS工作衛星都發出用於導航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。可見，GPS定位系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。

控制部分

GPS定位系統的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監控系統所構成，根據其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據，計算出衛星的星曆和衛星鐘的改正參數等，並將這些數據通過注入站注入到衛星中去;同時，它還對衛星進行控制，向衛星發布指令，當工作衛星出現故障時，調度備用衛星，替代失效的工作衛星工作;另外，主控站也具有監控站的功能。注入站的作用是將主控站計算出的衛星星曆和衛星鐘的改正數等注入到衛星中去。

用戶部分

GPS定位系統的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟體及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信號，利用這些信號進行導航定位等工作。

以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS定位系統。

特點

GPS定位系統具有性能好、精度高、套用廣的特點，是迄今最好的導航定位系統。隨著全球定位系統的不斷改進，硬、軟體的不斷完善，套用領域正在不斷地開拓，已遍及國民經濟各種部門，並開始逐步深入人們的日常生活。

網的設計

建立城市或其它局部性GPS控制網是一項重要的基礎性工作，技術設計則是建立GPS網的第一步，是保證GPS網能夠滿足經濟建設需要，保證GPS成果質量可靠的關鍵性工作

隨著GPS 在測量中套用的普及,對GPS 套用的研究有了更廣泛的擴展。而GPS 網無論是在布網方案,還是在平差模型方面,都與經典網有許多不同之處。由此,經典網的最佳化設計不再完全適用於GPS 網的最佳化設計。本文在總結了GPS 網特點和經典網最佳化設計特點的基礎上,提出了GPS 網最佳化設計的分類與最佳化目標。

標準

全球定位系統(GPS)測量規範 GB/T 18314-2001

Specifications for global positioning system (GPS) surveys

範圍

本標準規定利用全球定位系統(GPS)按靜態、快速靜態定位原理，建立測量控制網（簡稱（GPS）控制網）的原則、等級劃分和作業方法。

本標準適用於國家和局部GPS控制網的設計、布測和數據處理。

引用標準

下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，適用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。

GB 12897-1991 國家一、二等水準測量規範

GB 12898-1991 國家三、四等水準測量規範

GB/T 17942-2000 國家三角測量規範

CH 1002-1995 測繪產品檢查驗收規定

CH 1003-1995 測繪產品質量評定規定

CH/T 1004-1999 測繪技術設計規定

CH 8016-1995 全球定位系統(GPS)測量型接收機檢定規程

實際運用

道路工程中的套用

GPS在道路工程中的套用，主要是用於建立各種道路工程控制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展，對勘測技術提出了更高的要求，由於線路長，以知點少，因此，用常規測量手段不僅布網困難，而且難以滿足高精度的要求。中國已逐步採用GPS技術建立線路首級高精度控制網，然後用常規方法布設導線加密。實踐證明，在幾十公里範圍內的點位誤差只有2厘米左右，達到了常規方法難以實現的精度，同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣套用於特大橋樑的控制測量中。由於無需通視，可構成較強的網形，提高點位精度，同時對檢測常規測量的支點也非常有效。GPS技術在隧道測量中也具有廣泛的套用前景，GPS測量無需通視，減少了常規方法的中間環節，因此，速度快、精度高，具有明顯的經濟和社會效益。

巡更套用

GPS是英文GlobalPositioningSystem(全球定位系統)的簡稱。GPS運用到電子巡更里的優勢是如果一個比較長比較遠的巡檢線路，不需要安裝巡檢點，直接從衛星上取得坐標信號，主要適用於長距離巡更巡檢如電信、森林防火、石化油氣管道勘查等。澳普門禁的左光智介紹：“但是GPS容易受環境的影響，比如因為陰天的森林天上有雲、電離層都會對衛星信號產生影響甚至有可能定位不到。”加上GPS耗電量大，成本高；最大的局限性是GPS不能在封閉的空間內比如大樓裡面使用，而巡更產品大部分是用於室內的。

汽車導航和交通管理中的套用

（1）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。
（2）提供出行路線規劃和導航。
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。
（3）信息查詢。
為用戶提供主要物標、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。
（4）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。
（5）緊急援助。
通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控台的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規劃最優援助方案，並以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。

其它套用

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，據國外資料顯示，還可利用GPS獲得氣象數據，為某些實驗和工程套用。

GPS

時間服務以GPS的時間為基準，為領域內的設備提供時間服務，是時間伺服器基準時間重要來源。

全球衛星定位系統GPS是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，隨著我國經濟的發展，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周數反轉

“GPS周數翻轉”是啥？

根據美國民用GPS服務接口委員會(CGSIC)近日發布的通知，GPS的整周計數值將於2019年4月6日24點由1023變為0，稱作GPS周數翻轉。這意味著GPS周計數將迎來新的周期。

GPS系統作為一個全球性的導航定位授時系統，在設計之初就建立了自己的一套時間系統，稱作GPS時，而這個起點對應UTC時間(世界協調時間)的1980年1月6日0時。為了達到授時的目的，則GPS系統通過導航信號不斷向用戶廣播當前時刻所對應的GPS時，系統設計人員通過周計數(WN)和周內秒(TOW)來共同表示當前時刻距離GPS初始時刻的時間差，從而結合閏秒得到當前UTC時刻，完成授時。

因為多方面原因，GPS在設計之初，設計人員只用了10bit來表征WN，導致WN只能在0—1023之間循環。當WN從1023變為0時，就會發生GPS周數翻轉，出現迎接新一周的說法。1024周對應到年上大概就是19.7年，從GPS系統時的起始時刻算起，上一次出現GPS周數翻轉是1999年8月21日，這次就正好是2019年4月6日，2038年11月20日將會出現下一次GPS周數翻轉。

可能會帶來什麼影響？

“GPS接收機在沒有做GPS周數翻轉的預處理情況下，將導致接收機的輸出時間返回到大約19年前。這對於依賴GPS授時的任何系統和套用都可能會造成影響。”何智力認為，在民航領域，授時基本都是依靠衛星導航系統來完成，所有自動化的設備都是以該時間來作為基準的。

因此，周數翻轉可能引發空管雷達信號數據混亂，會引起數據中斷、目標航跡與計畫不相關等問題。

同時氣象設備之間的信息交換也會因時間跳變而無法自動完成氣象信息對齊，造成氣象預報困難，從而可能影響飛行調度，帶來不必要的損失。

此外，採用未做GPS周數翻轉處理的接收機來授時也會對一些自動化運作的基礎設施領域產生影響，比如電力、通信和金融領域所用的BITS系統。如果BITS系統只參考了GPS授時信號，則會造成BITS系統的時間跳變，可能就會造成系統癱瘓，影響大眾使用。在金融領域，還可能造成無法完成結算，給用戶帶來經濟損失。

如何消除隱患？

為了應對GPS周數翻轉問題，一方面，各個行業應該提前聯繫GPS接收機供應方，諮詢是否存在因GPS周數翻轉帶來授時錯誤問題，如果存在，應要求GPS接收機供應方更新固件。另一方面，使用GPS來進行授時的用戶，要做好預案和仿真測試，排除隱患。

如何檢查接收機是否會受到GPS周數翻轉影響？對於普通用戶，可聯繫自己的GPS接收機供應方，詢問是否存在這個隱患，何時會出現，及時更新固件。對於專業用戶，可以使用GPS信號模擬器來設定信號發播時刻，設定到2019年4月6日之後的任意時刻，反覆測試GPS接收機是否會受到周數翻轉影響。