什么是GPS系统及其工作

基于的导航系统卫星就像全球定位系统(GPS)是由24个卫星网络组成的，通过美国国防部(Department of Defense)进入轨道。本系统主要针对军事应用而设计;然而，政府在1980年使该系统可用于民用。这个系统可以在世界各地的任何环境中运行365天。GPS包括24颗卫星，每12小时绕球体旋转一次，提供全球时间、位置和速度信息。的主要功能全球定位系统是通过确定与卫星的距离来确定地球上的位置。此系统允许您在Globe上创建其他记录精确位置并帮助您从这些位置导航。基本上，该系统主要针对军事应用而设计，但在1980年，它是为了便于民用的。本文讨论了GPS系统的概述及其工作和用途。

什么是GPS系统？

定义：术语GPS全形式是“全球定位系统”，它是一种卫星导航系统，可为用户提供所有气候条件中的位置和时间信息。GPS也用于飞机，船舶，汽车和卡车中的导航。该系统为全球军事和民用用户提供了批判性能力。GPS提供持续的实时，三维定位，导航和全部定时。

GPS系统是如何工作的?

GPS由三个部分组成：

• 太空部分:GPS卫星
• 该控制系统由美国军方操作，
• 用户部分，包括军事和民用用户及其GPS设备。

空间段

空间段是星座中的卫星数量。它由29颗卫星组成，每12小时以12000英里的高度环绕地球运行。空间段的功能用于路由/导航信号以及存储和重新传输控制段发送的路由/导航信息。这些传输由卫星上高度稳定的原子钟控制。GPS空间段由一个卫星星座组成，该星座具有足够的卫星，以确保用户在任何时候都可以从地球表面的任何点看到至少4颗同步卫星。

控制部分

控制段包括一个主控制站和五个配备原子钟的监测站，这些原子钟分布在全球各地。五个监测站监测GPS卫星信号，然后将合格信息发送到主控制站，在主控制站修改异常并通过地面发送回GPS卫星天线．控制段也称为监测站。

用户组

用户段包括GPS接收器，其从GPS卫星接收信号并确定它来自每个卫星的远处。主要是该段用于U.S军事，导弹制导系统，几乎所有领域的GPS的民用应用。大多数平民从调查中使用这项调查到自然资源，并从那里到达农业目的和映射。

GPS有多精确？

目前，GPS接收器非常准确，它们的准确性主要取决于许多包括电离层，可用卫星，城市环境等的变量。有一些因素阻碍了GPS精度如下所示。

物理障碍

到达时间的测量可能因建筑物、山脉、树木等大型物体而发生偏差。

大气的影响

GPS设备主要受太阳风暴、强风暴覆盖、电离层延迟等影响。

星历

在卫星中，轨道模型可能是不准确的，即使这变得越来越少见。

数值计算失误

一旦设备的硬件未计划满足条件，这可能是一项功能。

人工干扰

人工干扰主要包括欺骗或GPS干扰装置。在开放的地方，设备的准确性高，没有可阻碍信号的连续大型建筑物。因此，这种效果称为城市峡谷。一旦设备通过大型建筑物封闭，首先就可以阻挡卫星信号，然后脱离高大的建筑物，无论它最后读取设备，都会导致卫星距离的故障。

幸运的是，GPS技术面临的问题已被认可，并接近分辨率。在此，高质量的接收器提供的精度优于2.2米的水平精度，在95％的情况下，与99％的案例中的3米精度相比。

GPS如何确定一个位置

全球定位系统的工作是基于“三边测量”的数学原理。位置是根据测量到卫星的距离来确定的。从图中可以看出，四颗卫星用来确定接收机在地球上的位置。目标位置由4确定^TH.卫星。三颗卫星被用来追踪位置。

第四颗卫星用于确认每个空间车辆的目标位置。全球定位系统包括卫星，控制站和监控站和接收器。GPS接收器从卫星获取信息并使用三角测量方法来确定用户的确切位置。

GPS以几种方式用于某些事件，例如：

• 确定位置位置;例如，您需要无线电飞机飞行员的位置位置的坐标，以便飞行员可以接你。
• 从一个位置导航到另一个位置;例如，您需要从监视到火周边旅行。
• 制作数字化地图；例如，指定您绘制火灾周界和热点。
• 来确定两个不同点之间的距离。

其他GPS系统

世界上有不同的GPS系统，比如全球导航卫星系统。全球卫星导航系统(GNSS)被分为四种类型，分别是美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧盟的伽利略、中国的北斗。此外，还有两个地区性系统，如日本的QZSS和印度的IRNSS/NavIC。

GPS系统跟踪器

一般来说，GPS跟踪器有四种，有的用于跟踪车辆，有的用于监视人。

个人追踪器

这些追踪器主要用于监视人/宠物。一般来说，这些追踪器使用个人设备，即口袋芯片，或者手镯来工作。之后，设备将被打开。一旦它们打开，操作人员就可以远程放置和跟踪设备。

用于狗的GPS跟踪设备称为装备GPS的轴环。这些设备扮演追踪狗的关键角色。所以这些衣领让所有人能够持续地追踪和放置狗。

资产追踪器

资产追踪器，如微型无线电芯片和大型卫星标签，被用于个人追踪器等非车辆物品。这种跟踪系统在超市里被用来防止盗窃。所以一个新的解决方案就是资产跟踪。

一旦使用了这些跟踪器，超市里的购物车盗窃就可以减少。此外，一些跟踪器会通过识别购物车内的物品，将其与买家的忠诚度卡相匹配，并通过广告团队进行分享，从而增加跟踪器的数量！

基于细胞的车辆跟踪

这种跟踪可以通过卫星/蜂窝网络完成，几乎肯定是最常见的GPS跟踪之一。与卫星跟踪相比，经常使用这种跟踪。

这种系统利用设备通过使用小区塔来捕获来自车辆和之后的数据。与卫星跟踪相比，这种车辆跟踪更昂贵，报告更快。通常，送货公司利用GPS跟踪来简化客户服务的工作流程，如叫他们的车辆，并要求他们的位置通知他们的客户。

基于卫星的车辆跟踪

与基于卫星的车辆跟踪相比，基于小区的跟踪系统由于小区的发射塔被占用而不能正常工作。卫星跟踪是解决这一问题的最佳方案，因为这些网络可以从最偏远的地区获得更新。

阿拉斯加的一家卡车运输公司主要覆盖偏远地区。GPS跟踪的主要挑战是，即使无法访问手机发射塔，也要获得更新。这些跟踪器提供稳定的更新，一旦手机无法工作，车辆驾驶员就可以利用这些更新来寻求帮助。

GPS信号误差的来源

GPS信号及其精度可以通过以下因素实现

电离层和对流层延迟

卫星信号传播缓慢，因为它们在大气中传播。因此，本系统采用固定模型对误差进行部分修正。

信号多径

GPS信号在到达接收器之前，可能会被大岩石表面、高层建筑等物体反射，从而增加信号的传播时间并导致错误。

接收机时钟错误

内在的GPS时钟与GPS卫星上的原子钟相比，它的精确度较低，因此可能会出现小的计时错误。

轨道错误

报告的卫星位置可能不正确。

卫星数量

精度主要取决于GPS接收器何时注意到多个卫星。一旦一个信号被阻塞，那么你可能会得到位置错误。通常情况下，GPS装置不会在地下工作，但是，新的高灵敏度接收器能够在建筑物内跟踪某些信号，否则会被树木覆盖。

卫星几何或阴影

一旦卫星以宽角度放置，而不是紧密的分组或排列，卫星信号就非常有效。

选择可用性

一旦将U.将SA（选择性可用性）应用于卫星，那么通过使用极其准确的GPS信号，信号将不太准确地维护“敌人”。为了提高民用GPS接收者的准确性，政府在2000年关闭了选择性可用性，从而增强了民事GPS接收方的准确性。

GPS代码及服务

每颗GPS卫星都被用来传输两种不同频率的信号，比如L1和L2。一种简单的技术，如三边测量，用于找到位置，如经度，纬度和海拔的GPS接收器。这种技术也被用来测量一个未识别点的位置，使用三个确定的点

GPS代码

GPS代码有两种类型，如下所示。

• C/A代码或粗采集代码
• p代码或精确代码

C/A代码可以定义为通过1.023 Mbps伪随机比特序列改变频率为L1的信号，并被公众使用。类似地，频率为“L2”的信号可以用10.23 Mbps伪随机比特序列来改变，因此这被称为精确码。该代码主要用于军事定位系统。通常，这种类型的代码以加密格式传输，称为Y代码。

p码比粗采集码提供了更好的测量，因为该码的比特率比粗采集码的比特率高。

全球定位系统服务

GPS系统提供以下两种服务。

• PPS或精确定位服务
• 或标准定位服务

精确定位服务接收器始终跟踪两个代码，如C / A代码和P码的两个代码，两个频率都像L1＆L一样。在接收器处，Y代码被解密以获取P代码，而SPS接收器在具有L1的信号上追踪粗糙采集码。

使用GPS接收器

在GPS系统中，只有从卫星到消费者的单向通信。bob的是什么网站因此，每个用户不需要发射机，但是只需GPS接收器即可。它主要用于发现实体的精确位置。它通过从卫星获得的信号执行此任务。GPS接收器的框图如下所示，其中每个块的功能存在于接收器内，其如下所述。

接收天线

该天线获取卫星信号，主要是具有圆极化的天线。

低噪声放大器

这种放大器放大了弱接收信号

降频转换器

这种转换器将接收到的信号频率转换为中频信号。

如果放大器

这种放大器用于改变中频信号。

ADC

模数转换器用于从模拟到数字执行信号转换。分析两个块，即采样以及数量在模数转换器内的量化。

DSP

数字信号处理器产生粗略采集码。

微处理器

微处理器执行位置计算并给出信号的定时，以管理添加数字块的过程。它将有用的数据传输到显示单元，以便在显示器上显示。

GPS接收机有几种不同的型号和类型。在使用GPS接收器时，重要的是：

• 指南针和地图。
• 下载的GPS电缆。
• 一些额外的电池。
• 了解GPS接收器的内存容量，以防止数据丢失，降低数据的不准确性或其他问题。
• 尽可能使用外部天线，尤其是在树冠下、峡谷中或驾驶时。
• 根据事件或机构标准规定设置GPS接收器;坐标系统。
• 描述你在接收者中保存的内容的笔记。

GPS错误

有许多可能的误差来源，将降低由GPS接收机计算的位置精度。GPS卫星信号的旅行时间可以被大气影响所改变;当GPS信号通过电离层和对流层时，它会发生折射，导致信号的速度与太空中的GPS信号的速度不同。误差的另一个来源是噪声，或信号失真，这导致电子干扰或GPS接收器本身固有的误差。

关于卫星轨道的信息也会导致确定位置的错误，因为卫星并非GPS接收器在确定位置时根据接收到的信息“思考”的位置。卫星上原子钟的微小变化可转化为较大的位置误差；1纳秒的时钟误差转化为地面上1英尺或3米的用户误差。

当来自卫星的信号在到达接收天线之前从反射表面反弹时，就会发生多路径效应。在此过程中，接收机在直线路径和延迟路径(多路径)中获取信号。其效果类似于电视上的鬼影或双像。

高精度的几何稀释（GDOP）

卫星几何形状也会影响GPS定位的精度。这种效应被称为几何精度稀释(GDOP)。它指的是卫星之间的距离，是对卫星配置质量的衡量。它可以修改其他GPS错误。大多数GPS接收器选择的卫星星座将提供最小的不确定性，最好的卫星几何形状。

GPS接收器通常用位置精度稀释(PDOP)来报告卫星几何质量。PDOP有两种类型，水平(HDOP)和垂直(VDOP)测量(纬度、经度和海拔)。我们可以通过PDOP值来检查接收机当前可用的卫星定位质量。

DOP低表示准确率较高，DOP高表示准确率较低。PDOP的另一个术语是TDOP（精度的时间稀释）。TDOP指的是卫星时钟偏移量。GPS接收机可以设置一个称为PDOP掩码的参数。这将导致接收器忽略PDOP高于指定限制的卫星配置。

选择性可用性（SA）

选择性可用性发生在国防部故意降级时;GPS信号的精度受到人工时钟和星历误差的影响。在SA实施过程中，它是GPS误差的最大组成部分，误差可达100米。SA是标准定位服务(SPS)的一个组件。

优势

GPS系统的优点包括以下内容。

• GPS卫星导航系统是军用、民用和商用的重要工具
• 车辆跟踪系统基于GPS的导航系统可以通过转动方向向我们提供转弯
• 非常高的速度

缺点

GPS系统的缺点包括以下几点。

• 与电话信号相比，GPS卫星信号太弱，因此它在室内不起作用，水下，树下等。
• 最高准确性需要从接收器到卫星的视线，这就是GPS在城市环境中不合适的原因。

GPS系统的用途

GPS系统非常灵活，我们可以在每个行业领域找到该系统。目前，GPS为映射森林发挥着关键作用;帮助农民收获他们的田野和飞行员使用飞机在大气中否则地驾驭地球。这些系统是军事申请的重要部分，促进危机机组人员，以便有需要援助的人。这些技术经常在几个地区工作，我们通常不会考虑。

通常，GPS系统分为五个主要类别，包括以下内容。

• 位置用于确定位置
• 导航用于从一个地方到另一个地方
• 跟踪用于监视对象以免个人移动
• 映射用于创建全球地图
• 时间就是给地球带来一个精确的时间

在每种情况下，使用GPS主要依赖于测量个人与众多卫星之间的距离。GPS只不过是用来决定一个位置的不同卫星群之一。全球使用的四个主要卫星组是GPS、GLONASS、伽利略和北斗。这些技术主要利用利用这些卫星的信号来确定个人与所有这些卫星的距离。因此，这些测量可以识别一个人在世界上的任何地方以及如何找到通往另一个位置的路。

因此，这一切都是关于GPS系统的概述，工作，组件，优势，缺点及其应用。GPS系统主要用于通过每个卫星通过铷钟来确定极定的定时。这些时钟允许卫星在确切的时间内识别它们的确切位置。时间信息可用于精密农业，海洋自治和车辆水文等各种应用。