GPS是什么

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　随着GPS定位、GPS导航、GPS手机等产品的应用，GPS已经逐渐渗透到民用的各个领域、各个角落，GPS是什么，有什么功能，GPS原理是什么，带着这么多的问题。小编通过整理资料，简单告诉大家GPS是什么，希望能对大家有所帮助。

GPS是什么？
　　GPS 即全球定位系统（Global Positioning System）。简单地说，这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。全球定位系统(GPS)是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人，安全、准确地沿着选定的路线，准时到达目的地。

GPS导航产品
GPS全球卫星定位系统组成
　　空间部分———GPS星座
　　地面控制部分———地面监控系统
　　用户设备部分———GPS 信号接收机。
　　GPS系统的前身为美军研制的一种子午仪卫星定位系统(Transit），1958年研制，64年正式投入使用。该系统用5到6颗卫星组成的星网工作，每天最多绕过地球13次，并且无法给出高度信息，在定位精度方面也不尽如人意。然而，子午仪系统使得研发部门对卫星定位取得了初步的经验，并验证了由卫星系统进行定位的可行性，为GPS系统的研制埋下了铺垫。卫星定位显示出在导航方面的巨大优越性同时也看到子午仪系统存在对潜艇和舰船导航方面的巨大缺陷。美国海陆空三军及民用部门都感到迫切需要一种新的卫星导航系统。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。卫星可以采集到观测点的经纬度和高度，实现导航、定位、授时等功能。

GPS是什么-GPS组成

1、空间部分
　　GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

GPS 卫星两组电码
　　C/ A 码( Coarse/ Acquisition Code11023MHz)
　　P 码(Procise Code 10123MHz)
　　P 码因频率较高,不易受干扰,定位精度高,因此受美国军方管制,并设有密码,一般民间无法解读,主要为美国军方服务。C/ A 码人为采取措施而刻意降低精度后,主要开放给民间使用。

2、地面控制部分
　　地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。
　　监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。地面控制站在每颗卫星运行至上空时,把这些导航数据及主控站指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS 卫星每天一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。如果某地面站发生故障,那么在卫星中预存的导航信息还可用一段时间,但导航精度会逐渐降低。

3、用户设备部分
　　用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。
　　根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。
　　在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。

GPS 全球定位系统的主要特点
　　(1)全天候
　　(2) 全球覆盖
　　(3)三维定速定时高精度
　　(4)快速省时高效率
　　(5)应用广泛多功能

GPS 是什么－主要用途

(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；
(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；
(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

　　用户设备部分及GPS接收机。主要功能是捕获卫星的一些信息计算出用户堆在位置的经纬度、高度、速度时间等*。接收机由接受单元和天线单元组成，而用户设备则由接收机硬件和机内软件（地图……）构成。

GPS接收机接收信号来源
GPS卫星接收机种类

　　（1）根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型
　　（2）根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式
　　GPS接受模块是串口输出，市面上的接收机由USB接口的、PS2接口的、RS232接口的，可根据需要选择合适自己的设备。
GPS接收机实例分析

　　GPS接收机接受到得信息可以通过串口读出来，下面是一组数据。我们从这些信息中可以得到我们的大致位置、和准确的时间等信息。下面是这些数据的具体格式。
　　$PSRFTXT,Version:GSW3.2.4_3.1.00.12-SDK003P1.00a
　　$PSRFTXT,Version2:F-GPS-03-0701231
　　$PSRFTXT,WAAS Disable
　　$PSRFTXT,TOW:  105921
　　$PSRFTXT,WK: 1538
　　$PSRFTXT,POS:  -2170399 4386065 4076920
　　$PSRFTXT,CLK:  95585
　　$PSRFTXT,CHNL: 12
　　$PSRFTXT,Baud rate: 4800
　　$GPGGA,052613.172,3959.1983,N,11619.6639,E,0,03,,74.0,M,-6.5,M,,0000*5B
　　$GPGSA,A,1,30,14,29,,,,,,,,,,,,*13
　　$GPRMC,052613.172,A,3959.1983,N,11619.6639,E,,,290609,,*01
　　$GPGGA,052*.266,3959.2084,N,11619.6691,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F
　　$GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C
　　$GPRMC,052*.266,A,3959.2084,N,11619.6691,E,1.24,10.61,290609,,*3E
　　$GPGGA,052615.269,3959.2074,N,11619.6690,E,1,03,4.1,74.0,M,-6.5,M,,0000*7F
　　$GPGSA,A,2,30,14,29,,,,,,,,,,4.2,4.1,1.0*3C
　　$GPRMC,052615.269,A,3959.2074,N,11619.6690,E,2.09,90.96,290609,,*32
　　$GPGGA,052616.269,3959.2080,N,11619.6676,E,1,04,3.9,48.4,M,-6.5,M,,0000*7C
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,4.0,3.9,1.0*33
　　$GPRMC,052616.269,A,3959.2080,N,11619.6676,E,0.39,281.94,290609,,*03
　　$GPGGA,052617.266,3959.2117,N,11619.*0,E,1,04,6.9,70.3,M,-6.5,M,,0000*7E
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPGSV,3,1,10,14,56,115,34,30,37,049,41,29,23,103,34,12,08,041,30*73
　　$GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E
　　$GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73
　　$GPRMC,052617.266,A,3959.2117,N,11619.*0,E,0.10,299.68,290609,,*09
　　$GPGGA,052618.000,3959.2142,N,11619.7011,E,1,04,6.9,80.7,M,-6.5,M,,0000*74
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPRMC,052618.000,A,3959.2142,N,11619.7011,E,0.16,318.14,290609,,*0D
　　$GPGGA,052619.000,3959.2174,N,11619.7146,E,1,04,6.9,90.3,M,-6.5,M,,0000*76
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPRMC,052619.000,A,3959.2174,N,11619.7146,E,0.42,64.37,290609,,*32
　　$GPGGA,052620.000,3959.2194,N,11619.7277,E,1,04,6.9,96.9,M,-6.5,M,,0000*7F
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPRMC,052620.000,A,3959.2194,N,11619.7277,E,1.04,76.65,290609,,*30
　　$GPGGA,052621.000,3959.2216,N,11619.7391,E,1,04,6.9,104.4,M,-6.5,M,,0000*49
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPRMC,052621.000,A,3959.2216,N,11619.7391,E,0.97,72.92,290609,,*36
　　$GPGGA,052622.000,3959.2227,N,11619.7426,E,1,04,6.9,107.2,M,-6.5,M,,0000*46
　　$GPGSA,A,3,30,14,29,12,,,,,,,,,8.3,6.9,4.5*39
　　$GPGSV,3,1,10,14,56,115,35,30,37,049,40,29,23,103,33,12,08,041,30*74
　　$GPGSV,3,2,10,16,75,122,,21,51,183,,31,50,055,,20,23,309,*7E
　　$GPGSV,3,3,10,22,21,297,,18,03,169,*73

说明：NMEA0183格式以“$”开始，主要语句有GPGGA，GPVTG，GPRMC等
1、 GPS DOP and Active Satellites（GSA）当前卫星信息
　　$GPGSA,<1>,<2>,<3>,<3>,,,,,<3>,<3>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>
　　<1>模式：M = 手动， A = 自动。
　　<2>定位型式 1 = 未定位， 2 = 二维定位， 3 = 三维定位。
　　<3>PRN 数字：01 至 32 表天空使用中的卫星编号，最多可接收12颗卫星信息。
　　<4> PDOP位置精度因子（0.5~99.9）
　　<5> HDOP水平精度因子（0.5~99.9）
　　<6> VDOP垂直精度因子（0.5~99.9）
　　<7> Checksum.(检查位).

2、 GPS Satellites in View（GSV）可见卫星信息
　　$GPGSV, <1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,?<4>,<5>,<6>,<7>,<8>
　　<1> GSV语句的总数
　　<2> 本句GSV的编号
　　<3> 可见卫星的总数，00 至 12。
　　<4> 卫星编号， 01 至 32。
　　<5>卫星仰角， 00 至 90 度。
　　<6>卫星方位角， 000 至 359 度。实际值。
　　<7>讯号噪声比（C/No）， 00 至 99 dB；无表未接收到讯号。
　　<8>Checksum.(检查位).
　　第<4>,<5>,<6>,<7>项个别卫星会重复出现，每行最多有四颗卫星。其余卫星信息会于次一行出现，若未使用，这些字段会空白。

3、Global Positioning System Fix Data（GGA）GPS定位信息
　　$GPGGA,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,M,<10>,M,<11>,<12>*hh
　　<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
　　<2> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
　　<3> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
　　<4> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
　　<5> 经度半球E（东经）或W（西经）
　　<6> GPS状态：0=未定位，1=非差分定位，2=差分定位，6=正在估算
　　<7> 正在使用解算位置的卫星数量（00~12）（前面的0也将被传输）
　　<8> HDOP水平精度因子（0.5~99.9）
　　<9> 海拔高度（-9999.9~99999.9）
　　<10> 地球椭球面相对大地水准面的高度
　　<11> 差分时间（从最近一次接收到差分信号开始的秒数，如果不是差分定位将为空）
　　<12> 差分站ID号0000~1023（前面的0也将被传输，如果不是差分定位将为空）

4、Recommended Minimum Specific GPS/TRANSIT Data（RMC）推荐定位信息
　　$GPRMC,<1>,<2>,<3>,<4>,<5>,<6>,<7>,<8>,<9>,<10>,<11>,<12>*hh
　　<1> UTC时间，hhmmss（时分秒）格式
　　<2> 定位状态，A=有效定位，V=无效定位
　　<3> 纬度ddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
　　<4> 纬度半球N（北半球）或S（南半球）
　　<5> 经度dddmm.mmmm（度分）格式（前面的0也将被传输）
　　<6> 经度半球E（东经）或W（西经）
　　<7> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）
　　<8> 地面航向（000.0~359.9度，以真北为参考基准，前面的0也将被传输）
　　<9> UTC日期，ddmmyy（日月年）格式
　　<10> 磁偏角（000.0~180.0度，前面的0也将被传输）
　　<11> 磁偏角方向，E（东）或W（西）
　　<12> 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

5、 Track Made Good and Ground Speed（VTG）地面速度信息
　　$GPVTG,<1>,T,<2>,M,<3>,N,<4>,K,<5>*hh
　　<1> 以真北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输）
　　<2> 以磁北为参考基准的地面航向（000~359度，前面的0也将被传输）
　　<3> 地面速率（000.0~999.9节，前面的0也将被传输）
　　<4> 地面速率（0000.0~1851.8公里/小时，前面的0也将被传输）
　　<5> 模式指示（仅NMEA0183 3.00版本输出，A=自主定位，D=差分，E=估算，N=数据无效）

GPS主要应用-为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航
　　（1）船舶远洋导航和进港引水
　　（2）飞机航路引导和进场降落
　　（3）汽车自主导航
　　（4）地面车辆跟踪和城市智能交通管理
　　（5）紧急救生
　　（6）个人旅游及野外探险

　　经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。
　