全球卫星定位系统及座标系统
GNSS全球导航卫星系统与GPS全球定位系统对比
GNSS全球导航卫星系统与GPS全球定位系统对比全球导航卫星系统(GNSS)是一组卫星，用于生成坐标、授时和导航数据并将其从太空转发到地球上的连接传感器，这些数据通常嵌入物联网(IoT)设备中。
GNSS已成为全球不可或缺的一部分，主要应用于精准农业、自动驾驶、航海或航空测量以及国防应用。
全球定位系统(GPS)是一个支持全球高精度定位、导航和授时(PNT)测量的卫星，GPS 是GNSS系统的一部分。
GPS与GNSS有什么区别？GPS是组成GNSS的卫星之一。
GNSS由GPS、GLONASS、BDS、GALILEO等许多卫星组成。
定位技术依赖于许多不同的卫星来提供准确可靠的PNT。
正如正方形是矩形的一种，GPS是GNSS的一种。
GNSS是任何使用卫星信号的全球导航系统的总称。
接收器可以使用轨道卫星发送的信号找到您的位置。
GPS的问题是卫星信号很容易被恶劣天气和山脉等其他障碍物阻挡。
GPS接收器只能使用全球定位系统中部分卫星的信号。
GNSS接收器可以使用所有定位卫星的信号，不仅仅是GPS系统中的信号。
这就意味着GNSS的信号比GPS更强，定位数据也更加准确和可靠。
GNSS（全球导航卫星系统）工作原理示意：全球导航卫星系统是如何工作的？每个GNSS系统都包含三个主要组成部分：1.卫星卫星将坐标、授时和导航数据这些信息共享到地球，然后接收器使用该信息。
2.控制部分GNSS系统在赤道周围建有基站来控制、监视、跟踪卫星并与卫星通信。
3.用户部分用户通过带有GNSS接收器的手机、汽车、飞机获取信号并精确定位我们的位置。
GNSS的性能指标：精度：衡量实际位置、速度或时间与GNSS测量值相比的真实程度。
精度越高的GNSS 设备性能越强。
刷新率：刷新率越高的GNSS设备得到的数据越准确。
功耗：越来越多的定位设备会对GNSS的功耗上做出要求，所以低功耗也是GNSS性能指标之一。
稳定性：表示GNSS系统不间断运行的能力。
全球四大卫星定位系统
全球四大卫星定位系统一．GPS系统（美国）二．北斗系统（中国）三．GLONASS系统（俄罗斯）四．伽利略卫星导航系统（欧盟）GPS系统（美国）GPS系统是美国从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资近200亿美元，于1994年全面建成的新一代卫星导航与定位系统。
GPS利用导航卫星进行测时和测距，具有在海、陆、空全方位实时三维导航与定位能力。
它是继阿波罗登月计划、航天飞机后的美国第三大航天工程。
如今，GPS已经成为当今世界上最实用，也是应用最广泛的全球精密导航、指挥和调度系统。
GPS系统概述GPS系统由空间部分、地面测控部分和用户设备三部分组成。
（1）空间部分GPS系统的空间部分由空间GPS卫星星座组成。
（2）控制部分控制部分包括地球上所有监测与控制卫星的设施。
（3）用户部分GPS用户部分包括GPS接收机和用户团体。
主要功能：导航测量授时标准：全球定位系统(GPS)测量规范GB/T 18314-2001 Specifications for global positioning system (GPS) surveys种类：GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
北斗卫星导航系统中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。
段和用户段三部分组成，可在全球范围内全天候、全天时为各类用户度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
系统构成北斗卫星导航系统空间段由5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星组成，中国计划2012年左右，“北斗”系统将覆盖亚太地区，2020年左右覆盖全球。
中国正在实施北斗卫星导航系统建设，已成功发射16颗北斗导航卫星。
根据系统建设总体规划，2012年左右，系统将首先具备覆盖亚太地区的定位、导航和授时以及短报文通信服务能力。
定位系统的原理
定位系统的原理
定位系统的原理是通过测量物体或个体在空间中的位置和方向，以及与其他物体或个体之间的相对关系，来确定特定位置。
定位系统的原理可以分为以下几种：
1. 全球定位系统（GPS）原理：GPS系统是由一组地面控制站和一组卫星组成。
卫星向地面发送无线电信号，接收器接收并解码这些信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器与卫星之间的距离。
通过至少三颗卫星的信号，接收器可以通过三边测量法计算出自己相对于卫星的位置坐标。
GPS系统的精
度可以达到几米到几厘米不等。
2. 基站定位原理：基站定位是通过无线通信基站的信号强度和传输延迟来确定设备的位置。
接收设备与周围的多个基站通信，基站会记录设备的信号强度和传输延迟，并将这些信息发送到定位服务器进行处理。
定位服务器会根据接收设备与多个基站之间的信号强度和传输延迟差异，通过三角定位或其他算法计算出设备的大致位置。
3. 惯性导航原理：惯性导航系统利用加速度计和陀螺仪等传感器来测量物体的线性加速度和角速度，然后通过积分计算物体的位移和方向变化。
这种定位系统不需要外部参考，可以提供高精度的短期定位，但随着时间的推移会出现累积误差。
4. 超声波测距原理：超声波定位系统通过发送超声波信号并测量其返回时间来确定物体与传感器之间的距离。
传感器会发送
一个短脉冲的超声波信号，并记录超声波返回的时间。
根据声音的传播速度和时间，可以计算出物体与传感器之间的距离。
以上是几种常见的定位系统原理，它们可以单独或结合使用，以满足不同应用场景的定位需求。
GPS 全球卫星定位系统及定位原理
∙GPS 全球卫星定位系统及定位原理∙2006-7-31 11:55:00 来源：中国自动化网浏览：1252网友评论条点击查看GPS全球卫星定位导航系统(Global Positioning System-GPS)是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。
经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。
GPS系统的特点:1、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。
2、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。
3、功能多，应用广：随着人们对GPS认识的加深，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:在卫星定位系统出现之前，远程导航与定位主要用无线导航系统。
1、无线电导航系统●罗兰--C：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，导航工作区域2000KM，一般精度200-300M。
● Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。
由八个地面导航台组成，可覆盖全球。
精度几英里。
●多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。
误差随航程增加而累加。
缺点：覆盖的工作区域小；电波传播受大气影响；定位精度不高。
2、卫星定位系统最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。
全球卫星定位系统的原理
全球卫星定位系统的原理一、概述全球卫星定位系统（GPS，GlobalPositioningSystem）是由美国国防部开发的一种全天候、全球性的卫星导航系统。
该系统利用人造卫星广播位置信息，用户设备通过接收卫星信号，计算出自身在地球上的位置。
GPS系统广泛应用于航空、航海、车辆导航、地震监测、地形测量等领域。
二、工作原理1.卫星定位原理GPS系统由24颗卫星组成，均匀分布在地球的六个轨道上（轨道高度约20000公里）。
用户设备通过接收至少三颗卫星的信号，来确定自身的位置。
卫星信号包括卫星的位置信息（纬度、经度、高度）和时钟信息。
2.伪距测量用户设备通过测量卫星信号的传输时间，计算出与卫星的距离，称为伪距。
伪距测量涉及到多边差分算法，以提高测量精度。
3.坐标系GPS系统使用WGS84坐标系，这是一种全球性的地理坐标系，具有固定的椭球参数。
用户设备可以根据接收到的卫星位置和伪距测量结果，计算出自身的纬度、经度和高度。
三、应用领域1.导航与定位GPS系统广泛应用于车辆导航、移动设备定位、户外活动定位等场景。
通过接收卫星信号，用户可以获得自身的位置信息，并实现路径规划、导航等功能。
2.农业与土地资源调查GPS系统可用于农业领域的土地资源调查、农田管理等。
通过GPS 定位，可以实现精准播种、施肥、灌溉等作业。
3.地震监测与应急救援GPS系统可用于地震监测和应急救援。
在地震发生后，GPS系统可以用于确定地震位置、受灾程度等信息。
同时，救援队伍可以利用GPS 系统进行快速定位和救援。
4.地形测量与城市规划GPS系统可用于地形测量和城市规划。
通过接收卫星信号，可以获取地形的三维信息，为城市规划和土地资源开发提供数据支持。
四、结论全球卫星定位系统是一种高效、精确的导航和定位工具，广泛应用于各个领域。
了解GPS系统的原理和应用，对于更好地发挥GPS系统的优势具有重要意义。
随着技术的不断进步，GPS系统的应用场景也将不断拓展，为人类生活带来更多便利。
全球定位导航系统的工作原理
全球定位导航系统（如GPS）的工作原理基于卫星导航技术，通过接收卫星发送的信号，计算出用户所在的位置、速度、时间等信息。
1.卫星系统：全球定位导航系统由一组卫星组成，这些卫星分布在
不同的轨道上，以确保地球上任何位置都能至少接收到4颗卫星的信号。
卫星不断发送包含当前时间和卫星位置的信号。
2.接收设备：用户使用具有GPS功能的设备（如手机、汽车导航仪
等）接收卫星信号。
设备中的GPS接收器会计算信号传播时间，从而计算出设备与卫星之间的距离。
3.三维定位：根据接收到的四颗或更多卫星的信号，接收机使用三
角定位法（三球交汇法）计算出自身所在的三维坐标（经度、纬度、高度）。
由于地球曲率和大气层折射的影响，还需要对信号传播时间做进一步修正，最终得到高精度的位置信息。
4.差分定位技术：为了提高定位精度，全球定位导航系统采用了差
分定位技术。
该技术通过在已知位置设置基准站，接收卫星信号并计算误差，然后将误差信息传输给附近的GPS用户设备，从而校正原始定位数据，提高定位精度。
5.实时导航：一旦获取了准确的位置信息，GPS接收机就可以结合
电子地图和其他传感器数据为用户提供实时的导航指引，包括方向、速度、航迹等信息。
物联网中的位置定位技术应用教程
物联网中的位置定位技术应用教程随着物联网的迅猛发展，位置定位技术在各个领域中的应用也日益广泛。
物联网中的位置定位技术不仅可以追踪和定位物体和人员，还可以帮助我们实现智能导航、智能交通管理、智能农业等一系列创新应用。
本文将详细介绍物联网中的位置定位技术及其应用教程。
首先，我们需要了解物联网中常用的位置定位技术。
目前，主要有以下几种位置定位技术：1.全球卫星定位系统（GNSS）：全球卫星定位系统是基于卫星信号进行定位的技术，其中最为常见的就是全球定位系统（GPS）。
通过接收来自卫星的信号，我们可以确定物体的位置坐标。
2.无线局域网（WLAN）：无线局域网技术利用电脑、移动设备等终端连接无线设备进行数据传输，通过计算设备之间的距离差异，可以实现位置定位。
3.蜂窝网络定位：蜂窝网络定位利用移动蜂窝网络（如2G、3G、4G、5G）进行数据传输，通过基站的信号强度、延迟等信息确定设备位置。
4.传感器网络定位：传感器网络定位是利用一系列传感器节点进行数据采集和传输，通过密集布置的传感器节点之间的通信和协作，可以实现对物体位置的准确定位。
5.射频识别（RFID）：射频识别技术是通过标签和读写器之间的无线通信进行数据传输和物体追踪。
通过读写器接收标签发送的信号，我们可以得知物体的位置信息。
接下来，我们将介绍这些位置定位技术在物联网中的应用教程：1.智能交通管理：利用物联网中的位置定位技术，可以实现智能交通管理。
通过在车辆上安装定位设备，监测车辆的位置和行驶速度，可以实时监控交通状况，优化交通流量，减少拥堵。
同时，通过与交通信号灯的连接，可以实现智能信号控制，提高交通效率。
2.智能导航系统：物联网中的位置定位技术也可以应用于智能导航系统中。
通过将位置定位设备与导航系统相结合，用户可以准确得知自己的位置和周围的道路情况，提供最佳的导航路线。
3.智能仓储管理：在物流和仓储管理领域，物联网中的位置定位技术也发挥着重要作用。
全球定位系统坐标确定方法 -回复
全球定位系统坐标确定方法-回复全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）是一种基于卫星定位技术的导航系统，可以准确地确定地球上任何一个特定地点的坐标。
在日常生活和各种应用领域中，GPS已经成为一种重要的工具。
在本文中，我将详细介绍全球定位系统坐标确定的方法，并解释它的原理和应用。
首先，让我们了解GPS定位的基本原理。
GPS系统由一组卫星、地面控制站和接收器组成。
目前，美国的国防部管理着24颗工作卫星和3颗备用卫星，它们组成了GPS系统。
这些卫星上搭载有高精度的原子钟，并以固定的轨道和速度绕地球运行。
GPS接收器是一种小型电子设备，能够接收卫星发出的信号并解码。
当GPS接收器接收到至少3颗卫星的信号时，它就能够根据这些信号计算出它与这些卫星之间的距离。
GPS定位的核心原理是三角定位法。
通过测量GPS接收器与至少3颗卫星之间的距离，我们可以确定接收器所处的位置。
GPS接收器会根据卫星发出的信号的传播时间来计算距离。
因为信号传播速度非常快，所以使用了卫星时间来测量。
在确定接收器的位置之前，GPS接收器需要进行一些必要的初始化工作。
首先，接收器需要搜索并锁定卫星信号。
一旦锁定了至少3颗卫星的信号，接收器就可以计算出信号的传输时间差。
接着，接收器会使用这些时间差来计算它与卫星的距离。
最后，通过三角定位法，接收器可以确定自己的坐标位置。
关于GPS坐标的确定，接收器通常会将其纬度、经度和海拔高度以数值的形式显示出来。
纬度是地球表面点相对于赤道的角度，用北纬和南纬表示。
经度是地球表面点相对于本初子午线的角度，用东经和西经表示。
海拔高度是地表点相对于平均海平面的高度。
在实际使用中，GPS坐标的确定往往需要更多的卫星信号来提高精度。
当接收器接收到更多的卫星信号时，它可以计算出更准确的定位结果。
此外，接收器通常还需要考虑一些误差因素，例如信号传播的多路径效应、大气层的影响以及接收器自身的误差等。
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論文進度報告(3) 指導教授：鄭明淵 教授
學生：吳慶芳
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GPS系統意義說明
英文全稱「Navigation Satellite Timing and Ranging GPS」 簡稱NAVSTAR，翻譯成中文導航星 一般使用英文字GPS代表這系統 GPS為Global Positioning System簡稱 直接翻譯為全球(衛星)定位系統 利用此系統精確定義空間一個點的坐標
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全球衛星定位系統簡介
GPS系統意義、架構 GPS定位基本觀念 GPS的組成、頻率、訊號 GPS座標系統 WGS84 1984世界大地基準 TWD67 1967台灣大地基準 TWD97 1997台灣大地基準
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GPS衛星在空中的運行軌道
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GPS定位系統包括三部份
一、太空部分： 衛星 二、控制部分：追蹤衛星、控制衛星 運轉軌道、傳送數據給 衛星(5個衛星監測站、1個主 控站及3個發射站組成) 三、使用者部分：接收儀
診斷狀態：監測整個地面監測系統是否正 常運作，檢查傳遞到地面天線將發送給衛 星的導航訊息是否正確，監測衛星是否正 常傳送導航訊息給使用者。 調度衛星：當GPS衛星偏離軌道位置太遠 時，主控制站可以對它進行軌道修正，當 某顆衛星失效時，主控制站可以調度備用 衛星來取代。
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三、使用者部份
使用者部份所指的就是能接收GPS衛星訊 號及資料處理的接收儀 依其組成部分及功能可分 軟體部分 硬體部分
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GPS之誤差來源
衛星軌道誤差、衛星時鐘誤差； 電離層遲延誤差、對流層遲延誤差、 多路徑效應 ( GPS天線於訊號接收時，
影響最大者 )
觀測誤差、接收儀時鐘誤差、週波 未定值與週波脫落、相位中心位置 偏差、天線高量測誤差； SA及AS效應
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SA效應
SA (Selective Availability)擇用性效應 在廣播星曆中加入誤差，即人為降低星曆的精 度。 在衛星時鐘的信號中加入誤差，使鐘頻產生快 速變化(即所謂鐘頻抖動)，即人為降低星曆的 精度。 1990年3月25日開始實施，故意降低導航精度。 使得平面精度100 m ，高程精度100~170 m 軍事用接收儀可以克服SA 利用差分定位模式(DGPS)可以克服SA 已解除SA(2000年5月2日)
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主控制站及五個監控站分布
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監控站之功能
每個監測站均有一部GPS雙頻接收儀 （L1、L2）、標準原子鐘、氣象感測器 及資料處理器 監測站座標均經前美國國防製圖局精密 測量而得。 每個監測站24小時連續追蹤觀測每一顆 衛星，並將每1.5秒之虛擬距離觀測量及 觀測所得的氣象資料及電離層資料聯合 求解得每15分鐘一組之勻化數據 （Smoothed measurements），再將資 料傳送回主控制站。
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二、控制部分
一個主控制站 科羅拉多斯普林斯（Colorado Springs） 三個地面天線 五個監控站 科羅拉多斯普林斯（Colorado Springs）、 夏威夷（Hawaii）、關島（Kwajalein）、 阿森松島（Ascension Island）及迪戈加西 亞（Diego Garcia）等五處
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AS效應
AS (Anti-spoofing)反電子干擾和電 子欺騙技術
對精密碼的碼結構進行保密，以防敵方進行
電子干擾和電子欺騙的技術。 將P碼與保密的W碼相加而成Y碼。 當AS實施時P碼無法使用。 唯有“key”的接收儀才能使用。 GPS接收儀廠商利用各種方法找回P碼，提 供使用。 於1994年1月31日開始實施。
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GPS的訊號
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GPS觀測量
虛擬距離觀測量：使用PRN電碼來進
行距離的量測；C/A code、P code 優點：處理簡單，定位要求低，不存 在整數週波未定值問題，即時 定位。 缺點：精度低，C/A 碼的精度爲3 m， P碼精度在30 cm左右。
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GPS觀測量
載波相位觀測量：即 L1、L2及其各種 線性組合 優點：精度高，優於 2mm 缺點：處理過程複雜，存在整數週波 未定值問題。
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GPS定位系統之架構
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一、太空部分
GPS目前共用24顆工作衛星及3顆備用衛星 配置於六個軌道面上，每個軌道布放四顆衛星 高度20,200公里，每顆衛星可覆蓋地面38% 運轉一週要11小時58分，故一天繞地球運行二 圈。 衛星軌道相對於地球赤道面的傾角為 55 ∘ 軌道平面升交點的赤經相差 60 ∘ 精確定位要能收到至少四顆衛星的訊號 衛星數量越多，定位精度越高
L1 ：波長 19.03公分 頻率 1575.42 MHz(10.23MHz*154) L2 ：波長 24.42公分 頻率 1227.60 MHz (10.23MHz*120)
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GPS的訊號
L1和L2上又分別調製成多種信號
C/A碼：調製在L1載波上，可用其PRN號來區分衛 星它們。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號。 P碼：調製在L1和L2載波上，在實施AS(ANTISPOOFING)時，P碼加W碼成為保密的Y碼，此 時，一般用戶無法利 用P碼來進行導航定位。 導航訊息：調製在L1載波上，包含有GPS衛星的軌 道參數、衛星時鐘改正數和其他一些系統參 數。用戶一般需要利用此導航資訊來計算某 一時刻GPS衛星在地球軌道上的位置，導航 訊息也被稱爲廣播星曆。
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主控制站之功能(一)
蒐集數據：蒐集各監測站所測得的虛擬距 離與積分都卜勒觀測值、氣象要素、衛星 時鐘和工作狀態的數據及監測站本身的狀 態數據。 計算導航訊息：計算每一顆衛星的星曆、 時鐘改正、狀態數據、衛星信號的大氣傳 播改正數據，依一定的格式編制成導航訊 能(二)
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GPS定位基本觀念
GPS衛星測量乃利用GPS衛星 發射之無線電訊號，以測定點 位的三度空間座標之定位系統， 基本上為距離的量測，即量測 未知點（接收儀）與已知位置 的衛星之間的瞬時距離 ( 即所 謂後方交會的原理 ) ，並依據 差 分法 平差計算座標進行定位。
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GPS組成的頻率
GPS組成的頻率： L1 、 L 2 兩種。