GPS全球卫星通信系统

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汽车导航和交通管理中的应用
（3）信息查询。 为用户提供主要物标、如旅游景点、宾馆、医院等数据 库，用户能够在电子地图上显示其位置。同时，监测中心可 以利用监测控制台对区域内的任意目标所在位置进行查询， 车辆信息将以数字形式在控制中心的电子地图上显示出来。 （4）话务指挥。 指挥中心可以监测区域内车辆运行状况，对被监控车辆 进行合理调度。指挥中心也可随时与被跟踪目标通话，实行 管理。 （5）紧急援助。 通过GPS定位和监控管理系统可以对遇有险情或发生事 故的车辆进行紧急援助。监控台的电子地图显示求助信息和 报警目标，规划最优援助方案，并以报警声光提醒值班人员 进行应急处理。
• GPS测量可同时精确测定测站平面位置和大地高程。GPS水准 可满足四等水准测量的精度，另外，GPS定位是在全球统一的 WGS-84坐标系统中计算的，因此全球不同地点的测量成果是 相互关联的。
GPS特点：
7、应用广泛，多功能
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甚至毫米级精度的静态相对定位，米级至亚米级精度的动态定位，亚 米级至厘米级精度的速度测量。
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道路工程中的应用
GPS在道路工程中的应用，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，以知点少，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。 中国已逐步采用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技术也同样应用于特大桥梁的 控制测量中。由于无需通视，可构成较强的网形，提高点位 精度，同时对检测常规测量的支点也非常有效。GPS技术在 隧道测量中也具有广泛的应用前景，GPS测量无需通视，减 少了常规方法的中间环节，因此，速度快、精度高，具有明 显的经济和社会效益。
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GPS组成——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，就可测量出接收天 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
GPS特点：
3、观测时间短
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• 随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，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；采 取实时动态定位模式时，每站观测仅需几秒钟。
GPS特点：
1、全球全天候定位
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• GPS卫星的数目较多，且分布均匀，保证了地球上任何地方任 何时间至少可以同时观测到4颗GPS卫星，确保实现全球全天 候连续的导航定位服务（除打雷闪电不宜观测外）。
2、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106m，100-500km可达10-7m，1000km可达10-9m。在3001500m工程精密定位中，1小时以上观测时解其平面位置误 差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定的边长比较， 其边长较差最大为0.5mm，校差中误差为0.3mm。
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GPS组成——地面控制系统
GPS的地面控制系统由监测站(Monitor Station）、主控制 站（Master Monitor Station）、地面天（GroundAntenna） 所组成，主控制站位于美国科罗拉多州春田市（Colorado. Springfield）。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息， 并计算卫星星历、相对距离，大气校正等数据。
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汽车导航和交通管理中的应用
（1）车辆跟踪。 利用GPS和电子地图可以实时显示出车辆的实际位置， 并可任意放大、缩小、还原、换图；可以随目标移动，使目 标始终保持在屏幕上；还可实现多窗口、多车辆、多屏幕同 时跟踪。利用该功能可对重要车辆和货物进行跟踪运输。 （2）提供出行路线规划和导航。 提供出行路线规划是汽车导航系统的一项重要的辅助功 能，它包括自动线路规划和人工线路设计。自动线路规划是 由驾驶者确定起点和目的地，由计算机软件按要求自动设计 最佳行驶路线，包括最快的路线、最简单的路线、通过高速 公路路段次数最少的路线的计算。人工线路设计是由驾驶员 根据自己的目的地设计起点、终点和途经点等，自动建立路 线库。线路规划完毕后，显示器能够在电子地图上显示设计 路线，并同时显示汽车运行路径和运行方法。 。
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工程施工：道路、桥梁、隧道的 施工中大量采用GPS设备进行 工程测量 勘探测绘：野外勘探及城区规划 中都需要用到GPS
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精确定时：广泛应用在天文台、通信系 统基站、电视台中。 提供时间数据：用于给电信基站、电视 发射站等提供精确同步时钟源。 卫星授时：可以实现发播信号大面积的 覆盖，且精度高。
4、测站间无需通视
• GPS测量只要求测站上空开阔，不要求测站之间互相通视，因 而不再需要建造觇标。这一优点既可大大减少测量工作的经费 和时间（一般造标费用约占总经费的30%～50%），同时也使 选点工作变得非常灵活，也可省去经典测量中的传算点、过渡 点的测量工作。
GPS特点：
5、仪器操作简便
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其他应用
GPS除了用于导航、定位、测量外，由于GPS系统的空间卫 星上载有的精确时钟可以发布时间和频率信息，因此，以空 间卫星上的精确时钟为基础，在地面监测站的监控下，传送 精确时间和频率是GPS的另一重要应用，应用该功能可进行 精确时间或频率的控制，可为许多工程实验服务。此外，据 国外资料显示，还可利用GPS获得气象数据，为某些实验和 工程应用。 时间服务以GPS的时间为基准，为领域内的设备提供时间服 务，是时间服务器基准时间重要来源。 全球卫星定位系统GPS是开发的最具有开创意义的高新技术 之一，其全球性、全能性、全天侯性的导航定位、定时、测 速优势必然会在诸多领域中得到越来越广泛的应用。
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GPS组成:
空间部分
用户设 备部分
地面控 制பைடு நூலகம்统
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GPS组成——空间部分
GPS的空间部分是由24颗卫星组成（21颗工作卫星；3颗备用
卫星），它位于距地表20200km的上空，运行周期为12h。卫 星均匀分布在6个轨道面上（每个轨道面4颗），轨道倾角为 55°。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，并能在卫星中预存导航信息，GPS的卫 星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐 降低。
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6、可提供全球统一的三维地心 坐标
• 随着GPS接收机的不断改进，GPS测量的自动化程度越来越高， 有的已趋于“傻瓜化”。在观测中测量员只需安置仪器，连接 电缆线，量取天线高，监视仪器的工作状态，而其它观测工作， 如卫星的捕获，跟踪观测和记录等均由仪器自动完成。结束测 量时，仅需关闭电源，收好接收机，便完成了野外数据采集任 务。
数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。
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导航
GPS 功能
测量
授时
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武器导航：全球定位系统精确制导导 弹、 巡航导弹 车辆导航：车辆调度、监控系统 船舶导航：远洋导航、港口/内河引水 飞机导航：航线导航、进场着陆控制 卫星导航：卫星轨道定位 个人导航：个人旅游及野外探险
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巡更应用
GPS运用到电子巡更里的优势是如果一个比较长比 较远的巡检线路，不需要安装巡检点，直接从卫 星上取得坐标信号，主要适用于长距离巡更巡检 如电信、森林防火、石化油气管道勘查等。澳普 门禁的左光智介绍：“但是GPS容易受环境的影响， 比如因为阴天的森林天上有云、电离层都会对卫 星信号产生影响甚至有可能定位不到。”加上GPS 耗电量大，成本高；最大的局限性是GPS不能在封 闭的空间内比如大楼里面使用，而巡更产品大部 分是用于需通视室内的。
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基本概念
实际运用
组成部分
特点概述
主要功能
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定义：
全球卫星定位系统：利用GPS定位卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统， 简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高 精度的卫星导航系统，能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精 确定时等导航信息，是卫星通信技术在导航领域的应用典范，它极大地提高了地 球社会的信息化水平，有力地推动了数字经济的发展。
• GPS系统不仅可用于测量、导航，还可用于测速、测时。测速的精度
可达0.1M/S，测时的精度可达几十毫微秒。其应用领域不断扩大。
GPS系统的应用前景当初，设计GPS系统的主要目的是用于导航，收 集情报等军事目的。但是，后来的应用开发表明，GPS系统不仅能够
达到上述目的，而且用GPS卫星发来的导航定位信号能够进行厘米级
再见！