GPS 基础知识
《“GPS”卫星定位》 知识清单
《“GPS”卫星定位》知识清单一、什么是 GPS 卫星定位GPS 卫星定位，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一种基于卫星的导航和定位技术。
它通过接收来自太空中多颗卫星发射的信号，来确定地球上物体的精确位置、速度和时间信息。
GPS 系统最初是由美国国防部开发和维护的，如今已经广泛应用于各个领域，包括民用、军事、交通、测绘、农业等等。
二、GPS 卫星定位的工作原理GPS 卫星定位的工作原理主要基于三角测量原理。
太空中的 GPS 卫星会不断地发射包含卫星位置、时间等信息的无线电信号。
当地面上的 GPS 接收机接收到至少四颗卫星的信号时，就可以通过测量信号传播的时间，计算出接收机与每颗卫星之间的距离。
然后，利用这些距离信息和卫星的已知位置，通过复杂的数学计算，就能够确定接收机在地球上的位置（经度、纬度和高度）、速度以及时间。
三、GPS 卫星系统的组成GPS 系统主要由三个部分组成：空间部分、地面控制部分和用户设备部分。
1、空间部分由 24 颗卫星组成，这些卫星分布在 6 个轨道平面上，每个轨道平面上有 4 颗卫星。
卫星的轨道高度约为 20200 千米，运行周期约为 12 小时。
2、地面控制部分包括主控站、监测站和注入站。
主控站负责整个系统的运行管理和控制；监测站负责监测卫星的运行状态和收集数据；注入站则负责将导航电文等信息注入到卫星中。
3、用户设备部分即我们常见的 GPS 接收机，它可以是手持式的、车载式的、船载式的等等。
接收机接收卫星信号，并进行处理和计算，以提供位置、速度和时间等信息。
四、GPS 卫星定位的精度GPS 定位的精度受到多种因素的影响，例如卫星的几何分布、信号传播过程中的误差、接收机的性能以及周围环境的干扰等。
在理想条件下，民用 GPS 定位的精度可以达到 10 米以内。
但在实际应用中，由于各种误差的存在，精度可能会有所降低。
为了提高精度，可以采用差分 GPS 技术、增强型 GPS 系统或者与其他定位技术相结合的方法。
GPS简介
如左下图所示，接收端以三颗卫星的信号，可以计算本身的位置A 点。如果三颗卫星信号都有相同的误差，仍然可得一個位置（DEF 中的一点），此位置是错误的位置，会影响定位。 所以第四颗卫星有以下两个作用： 1校正卫星时钟，避免误差产生错误的位置干扰。 2确定三个球面交接处的两个点那个才是真的位置。 到此，通过四颗卫星就可完成定位。
当然，AGPS也有一定的限制： 1 必须有蜂窝网络（GRRS/EDGE/CDMA等）的支持用以数据传输，对一般用 户而言可能需要为此支付一定的数据流量费用 2 必须有AGPS位置服务器的支持 3 与GPS一样，仍无法完美解决室内（室内无法接收GPS信号）定位的问题。
GPS定位、GSM蜂窝基站定位、AGPS定位是目前最流行的三种定位方式。 AGPS定位基于GPS，却又借助蜂窝网络避免了GPS定位的两大软肋，无疑是 最具竞争力的一种定位方案。随着3G时代的到来，数据传输速度越来越快， 资费也越来越便宜，AGPS定位必会被广泛使用。
GPS简介
1 GPS 基础知识 2 GPS 定位原理 3 影响GPS定位因素 4 GPS启动方式 5 AGPS的应用
GPS 基础知识
GPS是英文Global Positioning System(全 球定位系统)的简称。它是由美国发射运行 的卫星系统，包含了27颗能持续发送地理 位置海拔高度和时间信号的卫星，24个正 常使用，3个备用，这些卫星平均分布运行 在六个轨道上。在任意时刻在水平线以上 最少有4颗卫星，最多有11颗卫星，所以 GPS定位可以得到很好的保证。一般来说， 在地面上的GPS接收器能接收5～12个卫星 信号，而为了获得地面上的定位坐标， GPS导航至少需要4个卫星信号，三个用来 确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度， 第四个则提供同步校正时间。全球定位系 统由三部分构成：空间GPS卫星星座、地 面监控系统、用户GPS信号接收机。我们 通常所说的GPS, 就是第3部分。
GPS基础知识
GPS特点全球定位系统的主要特点：(1)全球、全天候工作。
①定位精度高。
单击定位精度优于10m，采用差分定位，精度可达厘米级和毫米级。
②功能多，应用广。
GPS系统的特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。
1、定位精度高应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。
在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。
2、观测时间短随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
GPS应用主要是为船舶，汽车，飞机等运动物体进行定位导航。
例如：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7.个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）1.电力，邮电，通讯等网络的时间同步2.准确时间的授入3.准确频率的授入1.各种等级的大地测量，控制测量2.道路和各种线路放样3.水下地形测量4.地壳形变测量，大坝和大型建筑物变形监测5.GIS应用6.工程机械（轮胎吊，推土机等）控制7.精细农业◆GPS在道路工程中的应用GPS在道路工程中的应用，目前主要是用于建立各种道路工程控制网及测定航测外控点等。
随着高等级公路的迅速发展，对勘测技术提出了更高的要求，由于线路长，已知点少，因此，用常规测量手段不仅布网困难，而且难以满足高精度的要求。
目前，国内已逐步采用GPS技术建立线路首级高精度控制网，然后用常规方法布设导线加密。
实践证明，在几十公里范围内的点位误差只有2厘米左右，达到了常规方法难以实现的精度，同时也大大提前了工期。
GPS_百度百科
GPS_百度百科一、GPS的基本概念和原理GPS，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一种基于卫星导航系统的定位技术。
它由一系列的卫星、地面控制站和用户设备组成，能够准确测量地球上任意点的位置坐标，并提供导航、定位等功能。
GPS的原理主要基于三个方面：卫星发射的信号、接收器接收的信号和测量时间。
首先，GPS系统中有24颗卫星（包括备用卫星），它们通过人造卫星轨道在地球上的分布。
这些卫星以恒定速度绕地球旋转，每颗卫星每天都会固定几次跟踪站的位置，并通过无线电信号发送卫星的位置信息。
其次，GPS接收器位于地面或者其他移动设备中，用来接收卫星发射的信号。
接收器会接收到至少四颗卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器到每颗卫星的距离。
通过将这些距离进行三角测量，GPS接收器能够确定接收器所在的位置。
最后，GPS接收器需要测量时间来确定信号传播的速度，并精确计算出定位信息。
GPS接收器内置一个高精度的原子钟，用来测量信号传播的时间。
接收器通过比较卫星发射信号的时间和它接收到信号的时间差来计算信号的传播时间，从而得出定位信息。
二、GPS的应用领域GPS的应用广泛，涵盖了几乎所有与位置有关的领域。
下面简要介绍几个主要的GPS应用领域：1.车辆导航和交通管理：GPS可以实时导航汽车、飞机等交通工具，提供最佳路线和交通信息，并帮助交通管理部门监控交通流量和疏导交通。
2.航海和航空：GPS已经成为航海和航空领域的重要工具，可用于船舶和飞机的导航定位、航线规划等。
3.军事应用：GPS最初是作为军事导航系统而研发的，现在仍广泛应用于军事领域，用于战术导航、目标定位、军事通信等。
4.地质勘探和测绘：GPS能够提供高精度的地球表面位置坐标，因此在地质勘探、测绘和地质灾害预警等方面有重要应用。
5.环境监测和气象预测：GPS可以用于监测大气湿度、气压和大气延迟等数据，从而提供准确的气象预测和环境监测。
GPS基础知识一
GPS基础知识⼀GPS 复习题⼀1.GPS 卫星定位技术的发展过程推算定位-天⽂导航-惯性导航-⽆线电导航 2.GPS 系统的组成空间部分:24颗卫星（21颗⼯作卫星+3颗备⽤卫星），6个近圆形轨道⾯，⾼度约20200km ，地⾯控制部分: 1个主控站、5个监测站、3个注⼊站⽤户设备部分: ⽤户设备主要是GPS 接收机，它由天线前置放⼤器、信号处理、控制与显⽰、记录和供电单元组成。
3.GPS 系统特点定位精度⾼观测时间短测站间⽆需通视可提供三维坐标操作简便,全天候作业功能多，应⽤⼴ 4.名词解释黄道 :地球公转的轨道⾯与天球相交的⼤圆，即当地球绕太阳公转时，地球上的观测者所见到的太阳在天球上的运动轨迹。
黄道⾯与⾚道⾯的夹⾓ε称为黄⾚交⾓，约23.50。
春分点 : 当太阳在黄道上从天球南半球向北半球运⾏时，黄道与天球⾚道的交点γ。
岁差 : 春分点在黄道上产⽣缓慢西移，此现象在天⽂学上称为岁差。
章动 : 瞬时北天极将绕瞬时平北天极产⽣旋转，轨迹⼤致为椭圆。
这种现象称为章动。
极移 :地球⾃转轴相对于地球体的位置不是固定的，地极点在地球表⾯上的位置随时间⽽变化的现象称为极移。
历元: 在天⽂学和卫星定位中，与所获取数据对应的时刻也称历元。
5．什么是协议坐标系？建⽴⽅法，协议天球坐标系与协议地球坐标系的转换坐标系统是由坐标原点位置、坐标轴指向和尺度所定义的。
在GPS 定位中，坐标系原点⼀般取地球质⼼，⽽坐标轴的指向具有⼀定的选择性，为了使⽤上的⽅便，国际上都通过协议来确定某些全球性坐标系统的坐标轴指向，这种共同确认的坐标系称为协议坐标系。
RM ——极移改正RS —— GAST 改正RN ——章动改正 RP ——岁差改正 6．什么是WGS —84坐标系？WGS —84坐标系采⽤什么椭球体参数？原点位于地球质⼼，z 轴指向国际时间局1984年0时定义的BIH1984.0协议地球极⽅向，x 轴指向BIH1984.0的零⼦午⾯和CTP ⾚道的交点，Y 轴与Z ，X 轴构成右⼿系坐标系。
GPS的基本知识
• 主控站作用： 搜集各个监测站所测观察值、环境要素等数据
，计算每颗GPS卫星旳星历、时钟改正量、状态数据、以及信号 旳大气层传播改正，并按一定旳形式编制成导航电文，传送到 主控站：另外还控制和监视其他站旳工作情况并管理调度GPS卫 星。
• 注入站作用： 将主控站传来旳导航电文，分别注入到相应旳
一、空间部分(GPS卫星星座)
• 共有24颗GPS工作 卫星构成GPS卫星星 座。
• 地球上任何地方、 高度角在15以上旳 空间，可同步观察到 4～12颗卫星,卫星分 布在6个面相对于地 球赤道面倾斜角为 55旳近圆形轨道面 上，高度距地面约 2.02万km。
GPS星座示Βιβλιοθήκη 图GPS卫星基本功能 ： ——接受和储存由地面监控站发来旳跟踪监测信息； ——受地面监控站旳指令，调整卫星姿态和启用备用卫星； ——进行必要旳数据处理工作； ——经过星载旳高精度原子钟提供精密旳原则时间； ——向用户广播GPS信号。
码信号到达GPS接受机旳传播时间乘以光速所得旳距离。
• 因为伪距观察量所拟定旳卫星到测站旳距离，都不可防止地会 具有大气传播延迟、卫星钟和接受机同步误差等旳影响。
• 为了与卫星和接受机之间旳真实几何距离相区别，这种具有误
差影响项旳距离观察，一般称为“伪距 ”，并把它视为GPS定位
旳基本观察量。
• 伪距法单点定位：就是利用GPS接受机在某一时刻，同步测定
三、顾客设备部分
顾客要实现利用GPS进行导航和定位旳目旳，还需要GPS接 受机，即顾客设备部分。
• 顾客设备部分作用：接受GPS卫星发射旳信号，取得必要旳
导航和定位信息及观察量，经数据处理后取得观察时刻接受机 旳位置坐标。
顾客设备部分主要由GPS接受机硬件和数据处理软件构成。
GPS基本知识
第一章1 .GPS卫星定位技术的发展概况：答：卫星定位技术是利用人造地球卫星进行点位测量的技术。
20世纪50年代末期，美国开始研制用多普勒卫星定位技术进行测速，定位的卫星导航系统，叫做子午卫星导航系统（NNSS）。
多普勒定位具有经济快速，精度均匀，不受时间和天气的限制等优点。
以此同时前苏联也开始建立了一个卫星导航系统，叫做CICADA。
由于发展的需要美国于1973年研制新建了GPS系统。
该系统是以卫星为基础的无线电导航系统，具有全能性，全球性，全天性，联系性和实时性的导航，定位和定时的功能。
能为用户提供精密的三维坐标，速度和时间。
GPS计划经历了方案论证，系统论证，生产试验三个阶段。
整个系统分为卫星星座，地面控制和监测站，用户设备三大部分。
再后来的30多年中全球又建立了GLONASS全球定位系统（俄罗斯），伽利略（GALILEO）全球定位系统(欧盟)；北斗导航定位系统（中国）。
不久的将来，它们将共同组成全球导航卫星系统GNSS，到那时全球导航卫星将有一百多颗，定位精度和定位速度都将大大提高。
2.GPS系统组成：GPS系统包括三大部分：空间部分——GPS卫星星座；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由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成卫星星座，记做（21+3）GPS星座。
24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55°，各个轨道平面之间相距60°，即轨道的升交点赤经各相差60°。
GPS卫星的核心部件是高精度的时钟，导航电文存储器，双频发射和接收机以及微处理机。
GPS工作卫星的地面监控系统包括1个主控站，3个注入站和5个监测站。
卫星上的各种设备是否正常工作，以及卫星是否一直沿着预定轨道运行，都要由地面设备进行监测和控制。
地面监测系统另一重要作用是保持各颗卫星处于同一时间标准——GPS时间系统。
这就需要地面站监测各颗卫星时间，求出钟差，然后由地面注入站发给卫星，卫星再由导航电文发给用户设备。
gps培训课件
1. GPS控制网的技术设计
一. 控制网的应用范围 二. 分级布网
大城市可分3级,中小城市可分2级
三. GPS测量的精度标准 σ = a2(b*d*106)2
四. 坐标系统与起算数据
点应设在视野开阔和容易到达的地方，联测方向。
可在网点附近布设一通视良好的方位点，以建立联测方向。
根据GPS测量的不同用途，GPS网的独立观测边均应构成一定 的几何图形，基本形式有：
1. 三角形网 2. 环形网 3. 星形网
(1)、三角形网
优点：
图形几何结构强，具有较多 的检核条件，平差后网中相 邻点间基线向量的精度比较 均匀。
独立的。
GPS 控制网的观测基线
仪器台数 同步图形 独立基线
N=2 N=3
N=4
N=5
GPS网设计的一般原则
应通过独立观测边构成闭合图形，以增加检核条件，提高网的 可靠性。
应尽量与原有地面控制网相重合，重合点一般不少于3个，且分 布均匀。
应考虑与水准点相重合 ，或在网中布设一定密度的水准联测点 。
(4~11)
（目前轨道上实际运行的卫星个数已经超过了32颗）
Colorado springs
55
Hawaii
GSP 地面控制站分布
kwajalein
Ascencion Diego Garcia
一个主控站：科罗拉多•斯必灵司(推遍星历及修正参数、时间基准、轨道
纠偏、启动备用卫星）
三个注入站：阿松森(Ascencion)—大西洋
，L1和L2上的 P 码或 Y 码，还有卫星轨道信息 • 所有信号均由同一个震荡器产生
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什么是GPS 系统 一、 什么是
全球定位系统由三部分构成 : 1、太空卫星部份 2、地面管制部份 3、使用者接收机
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二、 GPS 导航需不需要收费
GPS 信号是不需要收费的
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三、一套完整的GPS 导航系统 一套完整的 包含哪些设备？ 包含哪些设
讲解目录
什么是GPS 系统 一、 什么是 二、 GPS 导航需要收费 导航系统包含哪些设备？ 三、一套完整的GPS 导航系统包含哪些设备？ 一套完整的 导航系统导航系统有哪些功能？ 四、GPS 导航系统导航系统有哪些功能？ 五、GPS 应用 六、选择GPS 方案所应考虑的几个方面 选择
主控制站： 在美国科罗拉多。三个地面天线，五个监测站，分布在全球 卫星： 有27 颗，距离地面20200 公里，卫星发射两种信号：L1 和L2。 L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。 接收机： 袖珍式、背负式、车载、船载、机载等等。一般常见的手持机 接收L1 信号，还有双频的接收机， 做精密定位用的。
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• 定位精度： GPS 的信号有两种C/A 码，P 码 。C/A 码的 差是29.3m 到2.93 米。 P 码的误差为2.93 米 到0.293 米是C/A 码的十分之一 。
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六、选择GPS 方案所应考虑的几个 选择 方面
1、GPS 芯片 2、GPS 电源 3、GPS 天线 4、GPS 产品特点
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THE END
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谢谢!
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•无线蓝牙GPS •USB 接口GPS •CF 卡接口GPS
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四、GPS 导航系统导航系统有哪些 功能？ 功能？
• 地图查询 • 路线规划 • 自动导航
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GPS 应用
• 主控制站 • 卫星 • 接收机 • 定位精度
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