GPS原理

　　導(dǎo)讀：大家對(duì)GPS一定不陌生吧，相信大部分人都使用手機(jī)的GPS定位功能把?他能將你的位置精確到3M以?xún)?nèi)，賊神奇了吧，今天小編帶大家了解GPS的原理。

GPS原理——介紹

　　GPS是全球定位系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱(chēng)，在軍事、導(dǎo)航等提高生產(chǎn)力、作業(yè)效率、科學(xué)水平以及人們的生活質(zhì)量。主要目的是為陸、海、空三大領(lǐng)域提供實(shí)時(shí)、 全天候和全球性的導(dǎo)航服務(wù)，并用于情報(bào)收集、核爆監(jiān)測(cè)和應(yīng)急通訊等一些軍事目的。

　　美國(guó)經(jīng)過(guò)20余年的研究實(shí)驗(yàn)，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達(dá)98%的24顆GPS衛(wèi)星星座己布設(shè)完成。

GPS原理——原理

　　GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理是測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過(guò)紀(jì)錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距(PR)：當(dāng)GPS衛(wèi)星正常工作時(shí)，會(huì)不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機(jī)碼(簡(jiǎn)稱(chēng)偽碼)發(fā)射導(dǎo)航電文。

　　GPS系統(tǒng)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,重復(fù)周期一毫秒，碼間距1微秒，相當(dāng)于300m;P碼頻率10.23MHz，重復(fù)周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當(dāng)于30m。而Y碼是在P碼的基礎(chǔ)上形成的，保密性能相比于前者會(huì)更好。

GPS原理——結(jié)構(gòu)

　?、瘢嚎臻g部分

　　GPS的空間部分是由24顆衛(wèi)星組成(21顆工作衛(wèi)星，3顆備用衛(wèi)星)，它位于距地表20200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。衛(wèi)星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀測(cè)到4 顆以上的衛(wèi)星,并能在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息。GPS的衛(wèi)星因?yàn)榇髿饽Σ恋葐?wèn)題，隨著時(shí)間的推移，導(dǎo)航精度會(huì)逐漸降低。

　?、颍?地面控制系統(tǒng)

　　地面控制系統(tǒng)由監(jiān)測(cè)站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位于美國(guó)科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負(fù)責(zé)收集由衛(wèi)星傳回之訊息,并計(jì)算衛(wèi)星星歷、相對(duì)距離,大氣校正等數(shù)據(jù)。

　?、螅?用戶設(shè)備部分

　　用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接收機(jī)。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛(wèi)星截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行。當(dāng)接收機(jī)捕獲到跟蹤的衛(wèi)星信號(hào)后，就可測(cè)量出接收天線至衛(wèi)星的偽距離和距離的變化率,解調(diào)出衛(wèi)星軌道參數(shù)等數(shù)據(jù)。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，接收機(jī)中的微處理計(jì)算機(jī)就可按定位解算方法進(jìn)行定位計(jì)算，計(jì)算出用戶所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。

　　總結(jié):GPS是通過(guò)多個(gè)衛(wèi)星的時(shí)延原理計(jì)算出衛(wèi)星里用戶的距離，結(jié)合多個(gè)衛(wèi)星就能精確地判斷用戶的地理位置，計(jì)算出用戶所在的地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。其中GPS還可以根據(jù)該原理作為導(dǎo)航之用。利用GPS可以作為汽車(chē)導(dǎo)航，衛(wèi)星定位以及軍事情報(bào)等用處。

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