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用户手册 监控设备用户手册 GPS全球定位系统简介 GPS是英文Navigation Satellite Timing and Ranging/Global positioning System的字头缩写词Navstar/GPS的简称。它的含义是利用导航卫星进行测时和测距，以构成全球定位系统。现在国际上已经公认，将这一全球定位系统简称GPS。这套定位系统是由美国国防部出资约100亿美元开发的一种最新无线电导航系统。该系统是继“阿波罗”号登月飞船和航天飞机之后的第三大航天工程。它具有高精度、全天候、全球覆盖能力。美国政府将于本世纪末用它取代现有的绝大部分无线电导航系统，目前GPS系统的全部24颗卫星已经部署完毕。尽管系统是由美国国防部提供资金的，但是国防部和运输部达成协议，提供一个面向民用用户的标准定位服务（SPS），定位精度约为100米（95%）。这就意味着全球所有人均可免费享受GPS提供的导航服务。 GPS系统包括三个部分：空间段、地面段和用户段。 空间段由24颗分布在6个等间隔轨道上的卫星组成。卫星分布可保证全球任何地区，任何时刻都有不少于四颗卫星以供观测，24颗卫星中有3颗做为备份。这些卫星位于距地球约2万公里的高空，轨道周期约为12小时。每个轨道平面上有4颗卫星。这些卫星以两种频率向地面发射导航电波，一种是1575.42MHz（L1），一种是1227.6MHz（L2）。在L1载波上调制有1.023MHz的伪随机码——粗捕获码（Coarse/Acquisition码）和10.23MHz的伪随机码——精捕获码（P码）；在L2载波上只调制有精捕获码（Precise码）。对每一个卫星而言其C/A码或P码是不一样的，接收机就通过随机码的不同来区分不同的卫星，这种技术称为码分多址（CDMA）。每个载波上同时也调制有50bps的有关卫星星历、时钟等等的修整数据。用户可以用至少4颗卫星来确定自己的导航参数：纬度、经度、高度、和时间。 地面段由监控站、主站和注入站组成。监控站共四个分别设置在大西洋、太平洋和印度洋的岛屿上，用于收集各地的大气层，尤其是电离层及其它因素对电波传输延迟的影响，同时对各个导航卫星进行监控，再将数据传送到主控站。主控站完成卫星星历、时钟漂移和卫星传输延迟等参数???计算，再由注入站每隔12小时发射到卫星。主控站的时钟与所有卫星时钟是以原子钟为基准进行同步的。 用户段就是GPS接收机。GPS接收机通过接收多颗卫星信号来解算出自身位置，以实现定位和导航。GPS接收机使用环境可分为中、低动态接收机；按所接收信号分为单频C/A码接收机和双频（P码或Y码）接收机等。GPS接收机仅接收数据，因此在同一区域中可有任意数目的用户使用GPS信号。 ※ GPS的基本定位原理 卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。目前GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。 差分GPS分为两大类：伪距差分和载波相位差分。 1．伪距差分原理 这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”。 2．载波相位差分原理 载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法，即将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。 载波相位差分可使定位精度达到厘米级，大量应用于动态需要高精度位置的领域。 ※ GPS系统的特点 全球、全天候工作，能为用户提供连续、实时的三维位置、三维速度和精密时间，不受天气的影响； 定位精度高，单机定位精度优于10米，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级； 功能多、应用广：GPS不仅在测量，导航，测速，测时等方面得到更广泛的应用，而且其应用领域不断扩大。 ※ GPS系统的应用 1、GPS在导航中的应用 主要是为船舶，汽车/轮船，飞机等运动物体进行定位导航。例如：船舶远洋导航和进港引水；飞机航路引导和进场降落；汽车/轮船自主导航；地面车辆/轮船