GPS定位:衛星導航定位系統-中文百科頻道

概述

GPS(GlobalPositioningSystem)即全球定位系統，是美國研制的衛星導航定位系統，今采用wgs84坐标系統。因地球在天球空間中的位置是不穩定的，故協議用wgs84某一可的北極點指向位置。

全球衛星定位系統簡稱GPS系統，是美國國防部曆時二十年，耗資200多億美元建立起來的可以全天候高精度的定位系統，目前共有二十四顆衛星，其中21顆工作衛星，3顆在軌備用衛星，GPS系統可以在全球範圍内提供高精度的經緯度數據。

現在的車載GPS定位系統，不是單純的GPS定位了，已經把GSM通訊網絡融入一起了，它是一個GSM網絡防盜器+GPS衛星定位的結合體。

在防盜的實際應用中，很少用到GPS定位的，因為隻要車受到撞擊、震動、非法開車門、點火等，系統就會把警情打電話、發短信到車主的手機上，車主就知道是自己的車發生盜警。在目前，普遍應用的一種方式是車主通過第三方來得知的，即通過運營商、通訊商、報警中心等，當車輛發生警情時，第三方先收到警情，然後打電話通知車主，車主就知道是自己的車了。為了體現GPS定位的神奇，多半是讓車被盜走再定位通知車主，所以我們聽說的都是某某車被盜後衛星定位截獲車輛、找回被盜車等等。由于要通過第三方定位服務，所以此種定位服務要收取60-300不等的月服務費。

定位監控型

一、産品簡介

定位監控型，是上海連圖信息科技首批，也是市場使用率最高的gps監控定位服務。

該服務使用通用B型車載定位終端（LT-B），機型小巧，耗電低，安裝方便，提供完備的跟蹤定位、車輛報警、軌迹回放、車輛調度、曆程統計功能，并可根據企業實際情況，選擇增強服務項目（如：短息通知，遠程控制等功能），經濟和實用是該類産品的最大特點，特别适合對車輛監控需求一般的客戶選擇使用。

二、搭配的定位終端

通用B型車載機（LT-B）

LT-B通用B型車載機

三，功能特點

1，跟蹤定位

監控中心能全天侯實時監控所有被控車輛的當時位置、行駛方向、行駛速度，以便最及時的掌握車輛的狀況。

2，軌迹回放

監控中心能随時回放近60天内的自定義時段車輛曆史行程、軌迹記錄。（根據情況，可選配軌迹DVD刻錄服務）

3，報警（報告）

3.1，超速報警：車輛行駛速度超出監控中心預設的速度時，及時上報監控中心。

3.2，區域報警（電子圍欄）：監控中心設定區域範圍，車輛超出或駛入預設的區域會向監控調度中心給出相應的報警。

3.3，停車報告：調度中心可對車輛的曆史停車記錄以文字形式生成報表，其中描述車輛的停車地點、時間和開車時間等信息，并可對其進行打印。

4，地圖制作功能

根據實際生産需要，客戶可以添加修改自定義地圖線路，以更好服務企業運行。

5，裡程統計

系統利用GPRS車載終端的行駛記錄功能和GIS地理系統原理對車輛進行行駛裡程統計，并可生成報表且可打印。

6，車輛信息管理

方便易用的管理平台，提供了車輛、駕駛人員、車輛圖片等信息的設定，以方便調度人員的工作。

7，權限管理

GPS系統可設置十個以上的級别權限，及每個登陸賬号N個功能禁止允許。并特權用戶可查看所有在線登陸賬戶的操作與狀态。

原理

原理一

GPS（GlobalPositioningSystem）即全球定位系統，是由美國建立的一個衛星導航定位系統，利用該系統，用戶可以在全球範圍内實現全天候、連續、實時的三維導航定位和測速；另外，利用該系統，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位。例舉“星眼”GPS定位終端，"都飛"GPS定位終端。

現實生活中，GPS定位主要用于用于對移動的人、寵物、車及設備進行遠程實時定位監控的一門技術。GPS定位（以上海市連圖信息科技GPS車載終端設備為例）是結合了GPS技術、無線通信技術(GSM/GPRS/CDMA)、圖像處理技術及GIS技術的定位技術，主要可實現如下功能：

1．跟蹤定位

監控中心能全天侯24小時監控所有被控車輛的實時位置、行駛方向、行駛速度，以便最及時的掌握車輛的狀況。

2．軌迹回放

監控中心能随時回放近60天内的自定義時段車輛曆史行程、軌迹記錄。（根據情況，可選配軌迹DVD刻錄服務）

3．報警（報告）

3.1，超速報警：車輛行駛速度超出監控中心預設的速度時，及時上報監控中心。

3.2，區域報警（電子圍欄）：監控中心設定區域範圍，車輛超出或駛入預設的區域會向監控調度中心給出相應的報警。

3.3，停車報告：調度中心可對車輛的曆史停車記錄以文字形式生成報表，其中描述車輛的停車地點、時間和開車時間等信息，并可對其進行打印。

3.4，應急報警：一旦遇有緊急險情（如遭劫等），請馬上按動應急報警按鈕，向監管中心報警，監管中心即刻會知道您處于緊急狀态以及您所在的位置。經核實後，進入警情處置程序，助您脫險。（注：一旦應急報警按鈕啟動，此設備會立即關閉通話功能，但短信功能正常）

3.5，欠壓報警，當汽車電瓶電壓過低時，車載主機會自動向監控中心報警，由監控中心值班員提醒用戶及時給車輛充電。

3.6，剪線報警，車輛主電瓶被破壞後或不能供電時，内置備用電池可維持産品繼續工作，并向監控中心發送剪線報警。

4．地圖制作功能

根據查看需要，客戶可以添加修改自定義地圖線路，以更好服務企業運行。

5．裡程統計

系統利用GPS車載終端的行駛記錄功能和GIS地理系統原理對車輛進行行駛裡程統計，并可生成報表且可打印。

6．車輛信息管理

方便易用的管理平台，提供了車輛、駕駛人員、車輛圖片等信息的設定，以方便調度人員的工作。

7．短信通知功能

将被控車輛的各種報警或狀态信息在必要時發送到管理者手機上，以便随時随地掌握車輛重要狀态信息。

8．車輛遠程控制

監控中心可随時對車輛進行遠程斷油斷電，鎖車功能。

9．車載電話

車載電話可以象普通手機一樣拔打電話，調度中心可對此電話進行遠程權限設置，即呼入限制、呼出限制、隻能呼叫指定的若幹電話号碼。

10．油耗檢測

實時監控車輛的油耗變化，并生成曆史時段油量變化報表或油量曲線圖，進而直觀反映出油量的正常消耗與非正常消耗及加油數量不足等現象，達到油耗高水平管理，杜絕不良事件的發生。（需搭配油量傳感器）

11．車輛調度

調度人員确定調度車輛或者在地圖上畫定調度範圍，GPS系統自動向車輛或者畫定範圍内的所有車輛發出調度命令，被調度車輛及時回應調度中心，以确定調度命令的執行情況。GPS系統還可對每輛車成功調度次數進行月統計。

車載終端可以進行自我診斷，一旦發生故障，就會向中心發出故障通知，方便工作人員維修，确保設備正常工作。

GPS計劃始于1973年，已于1994年進入完全運行狀态。GPS的整個系統由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成。

空間部分（太空部分）

GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛星所組成，這些GPS工作衛星共同組成了GPS衛星星座，其中21顆為可用于導航的衛星，3顆為活動的備用衛星。這24顆衛星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛星的運行周期約為12恒星時。每顆GPS工作衛星都發出用于導航定位的信号。GPS用戶正是利用這些信号來進行工作的。

控制部分

GPS的控制部分由分布在全球的由若幹個跟蹤站所組成的監控系統所構成，根據其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監控站和注入站。主控站有一個，位于美國克羅拉多（Colorado）的法爾孔（Falcon）空軍基地，它的作用是根據各監控站對GPS的觀測數據，計算出衛星的星曆和衛星鐘的改正參數等，并将這些數據通過注入站注入到衛星中去；同時，它還對衛星進行控制，向衛星發布指令，當工作衛星出現故障時，調度備用衛星，替代失效的工作衛星工作；另外，主控站也具有監控站的功能。監控站有五個，除了主控站外，其它四個分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群島（Ascencion）、叠哥伽西亞（DiegoGarcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），監控站的作用是接收衛星信号，監測衛星的工作狀态；注入站有三個，它們分别位于阿松森群島（Ascencion）、叠哥伽西亞（DiegoGarcia）、卡瓦加蘭（Kwajalein），注入站的作用是将主控站計算出的衛星星曆和衛星鐘的改正數等注入到衛星中去。

用戶部分（地面接收）

GPS的用戶部分由GPS接收機、數據處理軟件及相應的用戶設備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛星所發出的信号，利用這些信号進行導航定位等工作。以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS系統。

原理二

GPS的信号

GPS衛星發射兩種頻率的載波信号，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波，它們的頻率分别是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分别為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别調制着多種信号，這些信号主要有：

C/A碼

C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調制在L1載波上，是1MHz的僞随機噪聲碼（PRN碼），其碼長為1023位（周期為1ms）。由于每顆衛星的C/A碼都不一樣，因此，我們經常用它們的PRN号來區分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛星間的距離的一種主要的信号。

P碼

P碼又被稱為精碼，它被調制在L1和L2載波上，是10MHz的僞随機噪聲碼，其周期為七天。在實施AS時，P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼，此時，一般用戶無法利用P碼來進行導航定位。

Y碼

見P碼。

導航信息

導航信息被調制在L1載波上，其信号頻率為50Hz，包含有GPS衛星的軌道參數、衛星鐘改正數和其它一些系統參數。用戶一般需要利用此導航信息來計算某一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航信息也被稱為廣播星曆。

SPS和PPS是GPS系統針對不同用戶提供兩種不同類型的服務。一種是标準定位服務(SPSStandardPositioningService)，另一種是精密定位服務(PPSPrecisionPositioningService)。這兩種不同類型的服務分别由兩種不同的子系統提供，标準定位服務由标準定位子系統(SPSStandardPositioningSystem)提供，精密定位服務則由精密定位子系統(PPSPrecisionPositioningSystem)提供。

SPS主要面向全世界的民用用戶。

PPS主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶。

在GPS定位中，經常采用下列觀測值中的一種或幾種進行數據處理，以确定出待定點的坐标或待定點之間的基線向量：

L1載波相位觀測值

L2載波相位觀測值（半波或全波）

調制在L1上的C/A碼僞距

調制在L1上的P碼僞距

調制在L2上的P碼僞距

L1上的多普勒頻移

L2上的多普勒頻移

實際上，在進行GPS定位時，除了大量地使用上面的觀測值進行數據處理以外，還經常使用由上面的觀測值通過某些組合而形成的一些特殊觀測值，如寬巷觀測值（Wide-Lane）、窄巷觀測值（Narrow-Lane）、消除電離層延遲的觀測值（Ion-Free）來進行數據處理。

原理三

GPS的誤差

我們在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類：

GPS衛星相關因素

人為

美國政府從其國家利益出發，通過降低廣播星曆精度（技術）、在GPS基準信号中加入高頻抖動（技術）等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度。

衛星星曆誤差

在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星曆提供的，但不論采用哪種類型的星曆，所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星曆誤差。

衛星鐘差

衛星鐘差是GPS衛星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS标準時間之間的誤差。

衛星信号發射天線相位中心偏差

衛星信号發射天線相位中心偏差是GPS衛星上信号發射天線的标稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。

原理四

GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，采用空間距離後方交會的方法，确定待測點的位置。如圖所示，假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信号到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛星星曆等其它數據可以确定以下四個方程式：上述四個方程式中待測點坐标x、y、z和Vto為未知參數，其中di=c△ti(i=1、2、3、4)。

di(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4到接收機之間的距離。

△ti(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的信号到達接收機所經曆的時間。

c為GPS信号的傳播速度（即光速）。

四個方程式中各個參數意義如下：

x、y、z為待測點坐标的空間直角坐标。

xi、yi、zi(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4在t時刻的空間直角坐标，

可由衛星導航電文求得。

Vti(i=1、2、3、4)分别為衛星1、衛星2、衛星3、衛星4的衛星鐘的鐘差，由衛星星曆提供。

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标x、y、z和接收機的鐘差Vto。

事實上，接收機往往可以鎖住4顆以上的衛星，這時，接收機可按衛星的星座分布分成若幹組，每組4顆，然後通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位，從而提高精度。

由于衛星運行軌道、衛星時鐘存在誤差，大氣對流層、電離層對信号的影響，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度隻有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術，建立基準站(差分台)進行GPS觀測，利用已知的基準站精确坐标，與觀測值進行比較，從而得出一修正數，并對外發布。接收機收到該修正數後，與自身的觀測值進行比較，消去大部分誤差，得到一個比較準确的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

車用導航系統主要由導航主機和導航顯示終端兩部分構成。内置的GPS天線會接收到來自環繞地球的24顆GPS衛星中的至少3顆所傳遞的數據信息，由此測定汽車當前所處的位置。導航主機通過GPS衛星信号确定的位置坐标與電子地圖數據相匹配，便可确定汽車在電子地圖中的準确位置。

在此基礎上，将會實現行車導航、路線推薦、信息查詢、播放AV/TV等多種功能。駕駛者隻須通過觀看顯示器上的畫面、收聽語音提示，操縱手中的遙控器即可實現上述功能，從而輕松自如地駕車。

定位方法

GPS定位的方法是多種多樣的，用戶可以根據不同的用途采用不同的定位方法。GPS定位方法可依據不同的分類标準，作如下劃分：

觀測值

僞距定位

僞距定位所采用的觀測值為GPS僞距觀測值，所采用的僞距觀測值既可以是C/A碼僞距，也可以是P碼僞距。僞距定位的優點是數據處理簡單，對定位條件的要求低，不存在整周模糊度的問題，可以非常容易地實現實時定位；其缺點是觀測值精度低，C/A碼僞距觀測值的精度一般為3米，而P碼僞距觀測值的精度一般也在30個厘米左右，從而導緻定位成果精度低，另外，若采用精度較高的P碼僞距觀測值，還存在AS的問題。

載波相位定位

載波相位定位所采用的觀測值為GPS的載波相位觀測值，即L1、L2或它們的某種線性組合。載波相位定位的優點是觀測值的精度高，一般優于2個毫米；其缺點是數據處理過程複雜，存在整周模糊度的問題。

定位模式

絕對定位

絕對定位又稱為單點定位，這是一種采用一台接收機進行定位的模式，它所确定的是接收機天線的絕對坐标。這種定位模式的特點是作業方式簡單，可以單機作業。絕對定位一般用于導航和精度要求不高的應用中。

相對定位

相對定位又稱為差分定位，這種定位模式采用兩台以上的接收機，同時對一組相同的衛星進行觀測，以确定接收機天線間的相互位置關系。

時間

實時定位

實時定位是根據接收機觀測到的數據，實時地解算出接收機天線所在的位置。

非實時定位

非實時定位又稱後處理定位，它是通過對接收機接收到的數據進行後處理以進行定位得方法。

運動狀态

動态定位

所謂動态定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是變化的。也就是說，在數據處理時，将接收機天線的位置作為一個随時間的改變而改變的量。動态定位又分為Kinematic和Dynamic兩類。

靜态定位

所謂靜态定位，就是在進行GPS定位時，認為接收機的天線在整個觀測過程中的位置是保持不變的。也就是說，在數據處理時，将接收機天線的位置作為一個不随時間的改變而改變的量。在測量中，靜态定位一般用于高精度的測量定位，其具體觀測模式多台接收機在不同的測站上進行靜止同步觀測，時間由幾分鐘、幾小時甚至數十小時不等。

GPS數據

蔔默示條件，GPS模塊SiRFStarIII接受每二輸出位置的數據，通常$GPRMC精簡數據格式的數據，包括緯度，經度的目的，速度（結），運動方向角，年，月，時，分，秒，毫秒，定位數據是有效的或無效的，和其他重要信息。語句格式如下：

GPRMC，，，，，，，，，，，，*，HH

隻需要知道位置信息，所以在閱讀唯一的，可以實際應用。

<1>：當地時間代表UTC。格式“當每分鐘，小時，分鐘和秒2。

<2>：工作代表國家。”“顯示可用的數據，“V”表示接受警報，沒有可用的數據。

<3>：代表緯度數據。“子級的格式。分分分。”

<4>：緯度半球為代表的“N”或“S”。

<5>：代表經度數據。格式和LD

現狀；度分鐘。sub-sub-sub-sub.”

<6>：代表經度半球，為“E”或“

軟件讀取經緯度數據獲取用戶位置停止分析，确定用戶的具體位置在該地區建立和平。方法是基于用戶的設置确定中心的緯度和經度和緯度和經度計算出活動維持當前的對象可以超過和平活動預定半徑。結果的基礎上的歧視，設置相應的标志。

跟蹤應用

GPS利用全球導航系統，可以通過接收衛星信号來适時确定地面位置。現代科技通過GSM無線網絡，将GPS确定的地面位置傳遞到一些專業的定位平台，物流等行業存在的貨物遺失、被盜或發送錯誤等情況。該定位裝置可作為财産跟蹤器。使行業用戶、個人用戶及政府用戶實時掌握移動資産的地理信息，全面提高移動資産管理效率和安全監控系數。該跟蹤器有助于客戶更加有效的利用移動資源進行高效運作，提高企業競争力，實現客戶的利益最大化。

GPS汽車跟蹤器

汽車跟蹤器平台上标注出當前位置。用戶可以用此方法很方便的得到目标的位置。

GPS在汽車跟蹤器中的應用，已經應用到了生活的方方面面，在警用調查中，GPS汽車跟蹤器是決對不可缺少的一部分，警察将GPS定位器放到犯罪分子的行動工具上後，可以在警用監控中心很方便的看到犯罪分子所有的區域和行動路線，達到及時發現犯罪窩點，解決治安隐患。

GPS在汽車跟蹤中，平台是必不可少的，在國内有很多這樣的平台，裡面内置有各種最新的電子地圖和GOOGLE衛星圖片。實時的标注GPS汽車跟蹤器上傳定位平台的位置信息，讓用戶一目了然的了解目标的位置。

平台

中心端采用固定IP接入，用來接收和處理GPS終端通過移動網絡提交上來的各種數據，如終端當前位置信息，終端的各種報警信息等，同時處理客戶端提交上來的各種查詢請求。n中心端由硬件和軟件組成，軟件技術則包含數據庫技術、GIS技術、負載均衡技術、網絡協議技術等。n

GPS定位平台根據不同應用分以下幾種：n出租車、長途客車、貨運車輛的監控調度指揮系統n物流車輛的監控、調度指揮系統n交通管理等政府部門車輛的調度指揮系統n保險公司值勤車輛的監控、調度指揮系統n公安、交警值勤車輛的監控、調度指揮系統n銀行運鈔車輛的監控調度指揮系統n郵政、120急救車輛調度監控系統n機關、企業四人車輛的定位控制等等n小孩、老人定位n政府職能部門處置緊急突發事件，對具體負責人行動小組進行遠程監控調度管理。n軍警演習操控調度指揮監控管理。n檢調追蹤，公務車輛管理監控等。n高科技安全防護緊急救援禮品。n私人偵探工具等。n老年癡呆症患者及盲人随身攜帶，避免走失。n精神病患者随身攜帶避免走失。n公安對犯毒進行跟蹤。n婚姻家庭出現問題（第三者）。n盲人行走不便進行跟蹤。n自行車、電動車、摩托車防偷跟蹤n老鷹放飛路線跟蹤。n運動員訓練路線跟蹤。

常用軟件

手機伴侶定位軟件是一款基于GPS定位和基站定位的雙模定位服務的知名軟件商，對于弱勢群體的監護非常的合适，如為老人、小孩提供定位服務。

應用

在工程測量方面，應用GPS靜态相對定位技術，布設精密工程控制網，用于城市和礦區油田地面沉降監測、大壩變形監測、高層建築變形監測、隧道貫通測量等精密工程。加密測圖控制點，應用GPS實時動态定位技術（簡稱RTK）測繪各種比例尺地形圖和用于施工放樣。

在航空攝影測量方面，我國測繪工作者也應用GPS技術進行航測外業控制測量、航攝飛行導航、機載GPS航測等航測成圖的各個階段。

在地球動力學方面，GPS技術用于全球闆塊運動監測和區域闆塊運動監測。我國已開始用兵GPS技術監測南極洲闆塊運動、青藏高原地殼運動、四川鮮水河地殼斷裂運動，建立了中國地殼形變觀測網、三峽庫區形變觀測網、首都圈GPS形變監測網等。GPS技術已經用于海洋測量、水下地形測繪。

影響因素

1、美國國防部SA衛星信号幹擾。（衛星信号受美國控制，偶爾有可能會中斷信号服務）

2、天氣因素。如：太陽黑子、惡劣天氣（降低訊号強度，但不影響定位）

3、電氣電磁幹擾；遮蔽物下（建築物裡，山谷、峽谷、隧道）

4、汽車擋風玻璃上的隔熱膜、隔熱紙、金屬成份遮蔽等。（降低訊号強度，但不影響定位）

時間顯示不正常GPS上的日期時間是專門用來顯示衛星時間的，GPS收到衛星信号才顯示正常，沒信号時不正常，它不是常用的電子表，不能調整不能保存。GPS定位原理衛星定位系統共有24顆人造衛星分布在工作6個軌道上運轉，每個軌道間互成120度角，使得GPS使用者在任何時間、地點都可接收到衛星信号加以定位。且不受天氣的影響（受地形或建築物遮蔽影響，也就是在室内或公交車上較難收到衛星信号。