(GPS)简介-by郭艳光.docVIP

GPS简介 指导老师：郭艳光老师 物理教学硕士班 全球卫星定位系统（Global Position System简称GPS）是结合卫星和无线技术， 应用于导航定位的导航系统能提供用户精确的定位、 速度及时间。GPS发展计划是由美国国防部主持，由运输部参与，并将此项技术转移至民间使用，应用在导航定位、精密测量、姿态及标准时间等相关作业上。GPS的应用以广泛存在于目前生活应用，尤其与通讯业结合深具实际应用的发展潜力， 随着卫星科技的进步，GPS技术及商机正迅速蓬勃地发展。 最早促成卫星导航技术发展的单位是美国与苏联,40年前美苏开始发射人造卫星,并运用其对经纬度坐标定位与导航功能,做为敌前侦测与军事通讯等用途。在卫星导航技术发展同时,美国国防部开始发展一项规划24颗导航卫星(NAVSTAR)的「全球卫星定位系统」计划。　 24颗卫星平均分布在6个轨道面,每一个轨道面上各有4颗卫星绕行地球运转，让地面使用者不论在任何地点、任何时间,至少有4颗以上的GPS卫星出现在我们上空中供使用者使用。每颗卫星都对地表发射涵盖本身载轨道面的坐标、运行时间的无线电讯号,地面的接收单位可依据这些数据做为定位、导航、地标等精密测量。　 基本上, 我们只需了解下面的信息, 就可以粗略的了解整个全貌了. 第一个 GPS 卫星是于 1978 年二月投射的 每一个卫星重约 2,000 磅,? 含太阳能电池约为 17 英尺. 传送的功率只有 50 watts, 或更低! 每一个卫星传送两种讯号, L1 及 L2. 一般共享的 GPS 使用 L1 频率于1575.42 MHz. 每一个卫星的寿命预期约为 10 年. 并且有计划的不断替补新品. 目前 GPS 的计划中备有的卫星可以使用到公元 2006 年. 这些卫星的轨道在南纬的北方 60 度角及南方 60 角之间. 这也意味着您可以在地球上任何的角落上, 任何的时间接收到 GPS 的讯号. GPS的原理 GPS定位系统是利用卫星基本三角定位原理,GPS接受装置以量测无线电信号的传输时间来量测距离。由每颗卫星的所在位置,测量每颗卫星至接受器间距离,即可算出接受器所在位置之三维空间坐标值。? 卫星可以不断的传送轨道运行资料和由所载原子钟产生的精确时间数据，GPS 接收器上有一个专门接收无线电讯号的接收器，同时也有自己的时钟，当接收器收到一个卫星传来的讯号时，它可以经由内部微处理机换算成所在的位置数据，也就是说可以知道这个卫星离我们多远以及它的方向在那里，但是这个位置有可能地球表面一个大圆弧上的某一点。当有两个卫星讯号时，接收器算出来的位置只是两个球状讯号交会形成的一个圆形范围，而这个圆形范围到达地球表面时会有两个交会点，因此仍只能到粗劣的位置。第三个卫星讯号会在三个球状讯号中产生两个交会点，其中一个交点会到达地球表面，另外一点则在太空中卫星的另一侧，当然?GPS会假定你不可能在太空那一点上。用户只要利用接受装置接收到3个卫星信号,就可以定出用户所在之位置。一般的GPS都是利用接受装置接收到4个以上卫星信号,来定出用户所在之位置及高度。而当 GPS 连续收到5到6颗卫星讯号以上时，就可以得到更精确的定位数据，每一个卫星都会产生一个不同的球状讯号，接收器会自动算出所有球状讯号共同的交会点在那里，由于每个卫星发射出来的讯号都不大一样，有时候还会失去讯号，因此以其平均值来提高精确度。收到三个以上的卫星讯号就可以知道我们身处何处，我们可以从卫星送出来的时间讯号测得卫星是否仍在持续发送讯号，所以 G PS 卫星接收器至少必须要能计算出位于三度空间上的垂直位置。 GPS的原理,基本上GPS的卫星讯号会不断传送轨道运行数据,其所载之原子钟也会不停产生精确的时间数据。而每个GPS接收器上也有自己的时钟与无线电接收器,所以必威体育精装版的数据是不断的接收。同时由于每个卫星都会产生一个不同的球状讯号,因此常连续接收到三个卫星讯号时,便会产生一个交点,此即为GPS之定位功能。　 ?GPS基本构成　 全球卫星定位系统包含空中卫星、地面控制系统、用户接收器三部份。目前已完成24颗卫星的发射运转，此24颗卫星多属BLOCK II型，平均分布于六个轨道面上，轨道的倾角约为55° ，卫星高度约为20,183公里，卫星周期为11时58分；亦即每颗卫星每天依相同路境绕行地球2周，这种设计确实提供使用者在地面上任何时间、地点 至少可看见4颗以上卫星。GPS卫星以两种L-Band载波 L1(1575.42MHz)与L2(1227.60 MHz)调制PRN电码，传送其导航讯息。电码中又分两种，一为P电码(Precise Code,10.23MHz)，另一为C/A电码(Coarse/Acquisition C