簡述GPS原理及其應(yīng)用
GPS 原理簡單的說就是通過導(dǎo)航衛(wèi)星確定目標(biāo)坐標(biāo),然后對比地圖坐標(biāo)確定目標(biāo)的具體位置。GPS定位原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù),采用空間距離后方交會的方法,確定待測點的位置。全球定位系統(tǒng)是一個無線電空間定位系統(tǒng),它利用導(dǎo)航衛(wèi)星和地面站為全球提供全天候p高精度p連續(xù)p實時的三維坐標(biāo)(緯度,經(jīng)度,海拔)p三維速度和定位信息,地球表面上任何地點均可以用于定位和導(dǎo)航。
本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/196323.htmGPS的定位是利用衛(wèi)星基本三角定位原理,GPS 接收裝置以測量無線電信號的傳輸時間來量測距離,以距離來判定衛(wèi)星在太空中的位置,這是一種高軌道與精密定位的觀測方式。假設(shè)衛(wèi)星在11,000英哩高處,測量我們的距離,首先以11,000英哩為半徑,以此衛(wèi)星為圓心畫一圓,而我們位置正處於球面上。
再假設(shè)第二顆衛(wèi)星距離我們12,000英哩,而我們正處於這二顆球所交集的圓周上。現(xiàn)在我們再以第三顆衛(wèi)星做精密定位,假設(shè)高度13,000 英哩,我們即可進一步縮小范圍到二點位置上,但其中一點為非我們所在的位置極有可能在太空中的某一點,因此,我們舍棄這一點參考點,選擇另一點為位置參考點。
如果要獲得更精確的定位,則必定要再測量第四個顆衛(wèi)星,從基本物理的觀念上來說,以訊號傳輸?shù)臅r間乘以速度即是我們與衛(wèi)星的距離,我們將此測得的距離稱為虛擬距離,在GPS的測量上,我們測的是無線信號,速度幾乎達(dá)18萬6千英哩 c的光速,而時間卻短的驚人,甚至只要0.06秒,時間的測量需要二個不同的時表,一個時表裝置於衛(wèi)星上以記錄無線電信號傳送的時間,另一個時表則裝置在接收器上,用以記錄無線電信號接收的時間,雖然衛(wèi)星傳送信號至接收器的時間極短,但時間上并不同步,假設(shè)衛(wèi)星與接收器同時發(fā)出聲音給我們,我們會聽到二種不同的聲音,這是因為衛(wèi)星從11,000英哩遠(yuǎn)的地方傳來,所以會有延遲的時間,因此,我們可以延遲接收器的時間,從此延遲的時間w速度,就是接收器到衛(wèi)星的距離,此即為 GPS 的基本定位原理。
假設(shè)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(dá)接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式:
上述四個方程式中待測點坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù),其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機之間的距離。
△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達(dá)接收機所經(jīng)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(shù)意義如下:
x、y、z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo),
可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差,由衛(wèi)星星歷提供。
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(biāo)x、y、z 和接收機的鐘差Vto 。
GPS在個人定位中的應(yīng)用
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GPS在巡線車輛管理的特定運用
巡線車輛監(jiān)控調(diào)度方案服務(wù)于需要通過車輛巡邏來監(jiān)控線路狀態(tài)的服務(wù)型企業(yè)或管理型部門。方案將線路的規(guī)劃和實際的巡線工作結(jié)合起來,以業(yè)務(wù)關(guān)鍵點為核心,通過GPS實時監(jiān)控獲得車輛的位置信息來考察車輛的巡線任務(wù)完成情況,通過各車輛距離事發(fā)關(guān)鍵點的距離和車輛當(dāng)前的狀態(tài)自動進行可調(diào)度車輛的選取。最終結(jié)合車輛分析和周密的統(tǒng)計報表,行成可計劃、可執(zhí)行、可評價的巡線車輛監(jiān)控調(diào)度方案。該方案由目前行業(yè)中的成功實踐者666GPS提出,并在2010廣州亞運會對中國電信巡線車輛成功運用。
GPS在汽車導(dǎo)航和交通管理中的應(yīng)用
三維導(dǎo)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(dǎo)航器進行導(dǎo)航。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)是在全球定位系統(tǒng)GPS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門新型技術(shù)。汽車導(dǎo)航系統(tǒng)由GPS導(dǎo)航、自律導(dǎo)航、微處理機、車速傳感器、陀螺傳感器、CD-ROM驅(qū)動器、LCD顯示器組成。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)、計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合,可以實現(xiàn)車輛跟蹤和交通管理等許多功能。
GPS定位系統(tǒng)不僅用于導(dǎo)彈、飛船的導(dǎo)航定位,更是廣泛用于飛機、汽車、船舶的導(dǎo)航定位,公安、銀行、醫(yī)療、消防等用它建立監(jiān)控、報警、救援系統(tǒng),企業(yè)用它建立現(xiàn)代物流管理系統(tǒng),農(nóng)業(yè)、林業(yè)、環(huán)保、資源調(diào)查、物理勘探、電信等都離不開導(dǎo)航定位,特別是隨著衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的集成微型化,出現(xiàn)各種融通信、計算機、GPS于一體的個人信息終端,使衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)從專業(yè)應(yīng)用走向大眾應(yīng)用,成為繼通信、互聯(lián)網(wǎng)之后的IT第三個新的增長點。以GPS為代表的衛(wèi)星導(dǎo)航定位應(yīng)用產(chǎn)業(yè)越來越吸引眾多人的關(guān)注。
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