衛星定位
| 衛星定位 |
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中文名: 衛星定位 外文名: Global Positioning System 又名：全球定位系統 學科：測繪學 通信 組成：24顆衛星 功能：導航、定位、授時 |
衛星定位系統即全球定位系統(Global Positioning System)，就是使用衛星對某物進行準確定位的技術。可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以便實現導航、定位、授時等功能。可以用來引導飛機、船舶、車輛、以及個人，安全、準確地沿着選定的路線，準時到達目的地，還可以應用到手機等追尋。[1]
目錄
系統簡介
基本概念
定位系統即全球定位系統(Global Positioning System)。簡單地說，這是一個由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這個系統可以保證在任意時刻，地球上任意一點都可以同時觀測到4顆衛星，以保證衛星可以採集到該觀測點的經緯度和高度，以便實現導航、定位、授時等功能。這項技術可以用來引導飛機、船舶、車輛以及個人，安全、準確地沿着選定的路線，準時到達目的地。
歷史發展
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、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要組成。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。
系統組成
GPS全球衛星定位系統由三部分組成：空間部分---GPS星座;地面控制部分---地面監控系統;用戶設備部分---GPS 信號接收機。
GPS定位技術具有高精度、高效率和低成本的優點，使其在各類大地測量控制網的加強改造和建立以及在公路工程測量和大型構造物的變形測量中得到了較為廣泛的應用。
傳播系統
由24顆衛星組成。其中，工作衛星21顆，備用衛星3顆，平均分布在6個軌道上，每個軌道4顆衛星，在半徑26560千米的近圓形軌道上運行，運行周期11小時58分鐘。空間衛星系統保證地面上任何地點，任何時間都可以觀測到4顆以上的衛星，並接受到衛星攜帶的無線電發射機連續播放的GPS導航信號。
導航儀
簡單地說，GPS導航儀就是能夠幫助用戶準確定位當前位置，並且根據既定的目的地計算行程，通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的汽車駕駛輔助設備。
它包括兩個重要的組成部分：一是全球定位系統(Global Positioning System)簡稱GPS。它是由空間衛星、地面監控和用戶接收等三大部分組成。在太空中有24顆衛星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55°的地球准同步軌道上，每條軌道上有4顆衛星。GPS衛星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7~9顆衛星的信號。地面共有1個主控站和5個監控站負責對衛星的監視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛星進行觀測，並向主控站提供觀測數據。主控站收到數據後，計算出每顆衛星在每一時刻的精確位置，並通過3個注入站將它傳送到衛星上去，衛星再將這些數據通過無線電波向地面發射至用戶接收端設備。
註：這個系統最初是由美國陸海空三軍於20世紀70年代聯合研製的，它的主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，用於情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要部署。GPS系統歷經20餘年的研究實驗，耗資300億美元，直到1994年3月全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座才正式布設完成。GPS系統的應用不僅局限在軍事領域內了，而是發展到汽車導航、大氣觀測、地理勘測、海洋救援、載人航天器防護探測等各個領域。
二是汽車導航系統。光有GPS系統還不夠，它只能夠接收GPS衛星發送的數據，計算出用戶的三維位置、方向以及運動速度和時間方面的信息，沒有路徑計算能力。用戶手中的GPS接收設備要想實現路線導航功能還需要一套完善的包含硬件設備、電子地圖、導航軟件在內的汽車導航系統。
GPS導航儀硬件包括芯片、天線、處理器、內存、屏幕、按鍵、揚聲器等組成部分。市場中的GPS汽車導航儀在硬件上的差距並不大，主要區別還是集中在內置的軟件和地圖上。在這裡需要提醒大家注意一點，人們習慣上總是關心導航儀內預裝何種地圖，實際上這是混淆了地圖和軟件兩者的區別。所謂地圖其實只是數據，而軟件是搜索引擎。地圖中各種地理信息綜合在一起的龐大數據如何被用戶所應用？如何才能反應到導航界面中？這就要藉助於軟件來實現了。因此導航地圖離不開軟件的支持，反過來再優秀的軟件系統如果沒有詳細的地圖數據也是白搭。
總結一下，一部完整的GPS汽車導航儀是由芯片、天線、處理器、內存、顯示屏、揚聲器、按鍵、擴展功能插槽、電子地圖、導航軟件10個主要部分組成。
判斷GPS導航儀的優劣，導航儀所能接收到的GPS衛星數量和路徑規劃能力是關鍵。導航儀所能接收到的有效衛星數量越多，說明它當前的信號越強，導航工作的狀態也就越穩定。如果一台導航儀經常搜索不到衛星或者在導航過程中頻繁地中斷信號影響了正常的導航工作，那它首先質量就不過關更談不上優劣了。
前身
GPS系統的前身為美軍研製的一種子午儀衛星定位系統(Transit)，1958年研製，64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系統的研製埋下了鋪墊。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劃，並於67年、69年和74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系統精確定位的基礎。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個星群的計劃，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 該計劃以偽隨機碼(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系統得以取得成功的一個重要基礎。海軍的計劃主要用於為艦船提供低動態的2維定位，空軍的計劃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劃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劃局(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。
核心功能
地圖查詢
◎可以在操作終端上搜索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。
◎模糊的查詢你附件或某個位置附近的如加油站，賓館、取款機等信息，
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。
自動導航
◎語音導航：
用語音提前向駕駛者提供路口轉向，導航系統狀況等行車信息，就像一個懂路的嚮導告訴你如何駕車去目的地一樣。導航中最重要的一個功能，使你無需觀看操作終端，通過語音提示就可以安全到達目的地。
◎畫面導航：
在操作終端上，會顯示地圖，以及車子的位置，行車速度，目的地的距離，規劃的路線提示，路口轉向提示的行車信息。
◎重新規劃線路：
當你沒有按規劃的線路行駛，或者走錯路口時候，GPS 導航系統會根據你現在的位置，為你重新規劃一條新的到達目的地的線路。