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发信人: lock (明月光), 信区: Control
标  题: GPS系统介绍
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月06日12:43:57 星期五), 站内信件

                  GPS
                              GLOBAL POSITIONING SYSTEM
                        全球卫星定位系统简介
　
    GPS是“Global Positioning System"即“全球定位系统”的简称。该系统原是美国
国防部为其星球大战计划投资100多亿美元而建立的。 其作用是为美军方在全球的舰船
、飞机导航（Navigation）并指挥陆军作战。在海湾战争中，涌现了大量高科技装备，
而GPS全球卫星定位系统则是使用最广泛的一种。人们普遍认为是GPS技术在整个海湾战
争中充分显示了威力，起了至关重要的作用，从而赢得了战争的胜利。
　
    GPS全球定位系统是一项工程浩繁、耗资巨大的工程， 被称为继阿波罗(Apollo)飞
船登月、航天飞机之后的第三大空间工程。海湾战争期间，GPS系统尚未完全建成， 初
步使用已显神威。随着1993年GPS太空卫星网的完全建成， 其应用领域不断扩大。而且
美国1994年宣布在10年内向全世界免费提供GPS全球定位系统的使用权。 使世界各国都
在争相利用这一系统。
    前苏联(U.S.S.R)早在1982年就开始建立自己的全球卫星定位系统。后来，俄罗斯继
续执行这一系统工程计划，到1995年已完成建成。目前这套全球卫星导航系统只由俄罗
斯控制使用，未向全世界提供服务。欧洲联盟考虑到全球卫星定位导航系统的应用前景
，也打算建立他们自己的全球卫星定位导航系统。目前德俄已联合生产了可以同时接收
美国GPS服务和苏联Glonass信号的卫星定位接收器。当前世界各国对全球卫星定位导航
 (Navigation)这一高新技术都非常重视，认为其对导航定位和大地勘测技术是一场革命
，其民用潜力相当巨大，经济效益相当可观。
    GPS是美国国防部发射的24颗卫星组成的全球定位、导航及授时系统。这24 颗卫星
分布在高度为2万公里的6个轨道上绕地球飞行。每条轨道上拥有4颗卫星， 在地球上任
何一点，任何时刻都可以同时接受到来自4颗卫星的信号。也就是说GPS的卫星所发射的
空间轨道信息覆盖着整个地球表面。
    GPS卫星定位系统由地面控制站、GPS卫星网和GPS接收机三部分组成。 地面主控站
实施对GPS卫星的轨道控制及参数修正。GPS卫星网向地面发射两个频率的定位导航信息
，其中包括两个定位码信号：即C/A码(供世界范围内的民用)及P码(只供美国军方使用)
。GPS接收机接收GPS卫星信号进行解算，即可确定GPS接收机的位置。GPS所以能够定位
导航，是因为每台GPS接收机无论在任何时刻、在地球上任何位置都可以同时接收到最少
4颗GPS卫星发送的空间轨道信息。接收机通过对接收到的每颗卫星的定位信息的解算，
便可确定该接收机的位置，从而提供高精度的三维(经度、纬度、高度)定位导航及授时
系统。而且和以前各种定位系统大不一样的是，GPS接收机简单，小型的只有香烟盒大小
，重量约500克，价格仅几百美元。任何人拿着这种接收机，都可以准确地知道自己在地
球上的哪一点。GPS 接收机是被动式全天候系统，只收不发信号，故不受卫星系统和地
面控制系统的控制。用户数量也不受限制。
    GPS接收机的性能因机种不同而有差异。 接收机根据用户不同的使用需要又可分为
大地型GPS接收机和导航型GPS接收机两类。但接收机都具有国际通用的标准仪器接口，
可以和自动驾驶仪、电台、话音通道及计算机等仪器对接，以便迅速地将导航定位信息
传送到交联的相应系统。
GPS的定位方式有两种；即 单点定位方式 和 相对定位方式。
单点定位方式: 就是用一台GPS接收机接收三颗或四颗卫星的信号， 来确定接收点的位
置。单点定位方式测定的位置其误差较大。在移动性一次观测定位中，其误差在使用P码
时约10～25m(米)，使用C/A码时约100m(米)。若固定点定位测量时， 用两种码的相应误
差分别为1m(米)和5m(米)。
相对定位方式: 就是在两个地点同时进行定位测量，并且求出两点间的相对位置关系。

相对定位方式测定的位置误差较小。尤其若采用差分技术进行修正，则可大大提高定位
精度。
    随着GPS接收机的广泛应用，GPS载体(即用户)已不只局限于单一独立的运动载体，
而是发展成为一个GPS载体的相关群体。 群体管理部门需要及时联网的一种现代化管理
方法。它可以使数个GPS载体形成一个相互关联的群了解各个载体的运动情况，载体之间
也需要知道彼此的运动状态。这就需要建立一个GPS 载体的信息管理系统。
    GPS载体信息管理系统就是对数个运动着的GPS载体用户进行导航定位体， 可集导航
、定位、通讯、报警、防盗等功能于一体，是本世纪90年代导航、电子计算机及电子技
术领域高新技术的结晶。它的应用使现代导航、定位、通讯指挥由常规进入了一个崭新
的空间领域。
GPS载体信息管理系统基本上由三大部分组成：即数个GPS接收机及其载体；载体上配置
的通信链电台(Transmitter-receiver)；数码处理及显示的基地指挥中心。对于导航定
位精度要求高的用户，还需要配备一个差分(Difference)基准站。
其工作原理如下：载体上的GPS接收机显示载体方位， 引导其正确运行的同时，通过接
口和电台向基地指挥中心发送编码信号(Coding-Signal)。指挥中心经过解调(Demodula
tion)、计算机处理等，将载体的位置置于该地区的数字化地图及信号库，同时在屏幕上
显示出来。从而使指挥部能及时了解所属全部载体的位置及运动状况，更利用高效、安
全地管理和灵活机动地调动指挥。
    GPS载体信息管理系统的组合相当灵活。根据需要，可大可小。 基地指挥中心监控
台可以是一个，也可以是多个组网；可以是移动的，也可以是固定的，甚至还可以由固
定和移动的指挥中心监控台混合组网。
    在通常情况下，一个基地指挥中心管理系统可以管理几百个运动的GPS 接收机载体
。其管理范围视通讯设备能力而定，可达50～500公里。
    全球卫星定位系统在公安(Police)工作中有着广泛的应用前景,它对指挥疏导交通，
 预防、打击犯罪和维护社会治安具有重大作用。它可以将跟踪定位、报警、监控、指挥
调度系统容为一体,形成现代化、动态化的公安通信指挥系统,提高公安部门快速反应和
协同作战能力,提高公安队伍的战斗力。
    目前我国个别省市公安部门已采用GPS 技术装备了定位追踪报警指挥系统和部分巡
逻警车,建立了警用移动目标卫星定位指挥系统,初步显示了GPS 技术的先进性和作用。
在金融保卫部门, 大都建立了运钞车等运动目标和金库等固定目标的卫星定位跟踪监控
系统,提高了处理突发事件的快速反应能力,有些车辆经营管理部门也采用GPS技术定位导
航、监控、指挥、调度车辆,有效地提高了防劫防盗能力和运营效率。
    目前,小范围局部性的GPS定位报警系统还难以充分发挥GPS技术的威力和效益。 所
以应当建立一个实用有效大范围的集跟踪定位、监控、报警、调度（Attemper）、指挥
于一体的网络系统,才能充分发挥全球卫星定位导航系统的潜在作用,虽然这样的网络系
统是一个技术复杂,投资巨大涉及面广、又需要统一规划、协调、指挥和管理维护的系统
工程，但是只有这样才能适应当今信息现代化的发展步伐。
　

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