GPS入门基础知识

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什么是GPS

全球定位系统(GPS) 是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。

全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。

　　全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。

　　全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥 感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。

　　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。

　　经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。 GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。

　　GPS原理

　　24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

　　由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

　　事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

　　由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS 的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

　　GPS前景

　　由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。

　　随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。

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GPS入门术语大全

GPS作为野外定位的最佳工具，在户外运动中有广泛的应用，在国内也可以越来越经常地看见有人使用了。GPS不象电视或收音机，打开就能用，它更象一架相机，你需要有一定的知识。

　　首先大家要弄清使用GPS时常碰到的一些术语：

1.坐标(coordinate)

　　有2维、3维两种坐标表示，当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的3微坐标：经度、纬度、高度，若只能收到3颗卫星的信号，它只能计算出2维坐标：精度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。大部分GPS不仅能以经/纬度(Lat/Long)的方式，显示坐标，而且还可以用UTM(Universal TransverseMercator)等坐标系统显示坐标但我们一般还是使用LAT/LONG系统，这主要是由你所使用的地图的坐标系统决定的。坐标的精度在SelectiveAvailability(美国防部为减小GPS精确度而实施的一种措施)打开时，GPS的水平精度在100-50米之间，视接受到卫星信号的多少和强弱而定，若根据GPS的指示，说你已经到达，那么四周看看，应该在大约一个足球场大小的面积内发现你的目标的。

　　在SA关闭时，精度能达到15米左右。高度的精确性由于系统结构的原因，更差些。经纬度的显示方式一般都可以根据自己的爱好选择，一般有\ "hddd.支持168论坛d\",\"hddd*mm.mmm\"\"，\"hddd*mm\"ss.s\"\"\"(其中的“*”代表“度”，以下同)地球子午线长是39940.67公里，纬度改变一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是40075.36公里，北京地区纬在北纬40度左右，纬度圈长为40075*sin(90-40),此地经度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以选定某个显示方式，并把各位数字改变一对应地面移动多少米记住，这样能在经纬度和实际里程间建立个大概的对应。大部分GPS都有计算两点距离的功能，可给出两个坐标间的精确距离。高度的显示会有英制和公制两种方式，进GPS的SETUP页面，设置成公制，这样在其他象速度、距离等的显示也都会成公制的了。

2.路标(Landmark or Waypoint)

　　GPS内存中保存的一个点的坐标值。在有GPS信号时，按一下\"MARK\"键，就会把当前点记成一个路标，它有个默认的一般是象\"LMK04\ "之类的名字，你可以修改成一个易认的名字(字母用上下箭头输入)，还可以给它选定一个图标。路标是GPS数据核心，它是构成“路线”(见3)的基础。标记路标是GPS主要功能之一，但是你也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过计算机接口输入GPS，成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO功能(见5)的目标，也可以选进一条路线Route，见3.)作为一个支点。一般GPS能记录500个或以上的路标。

3.路线(ROUTE)

　　路线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条\"腿\" (leg)。常见GPS能存储20条线路，每条线路30条\"腿\"。各坐标点可以从现有路标中选择，或是手工/计算机输入数值，输入的路点同时做为一个路标(Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的所有点都是对某个路标的引用，比如你在路标菜单下改变一个路标的名字或坐标，如果某条路线使用了它，你会发现这条线路也发生了同样的变化。可以有一条路线是\"活跃\"(Activity)的。“活跃”路线的路点是导向(见5)功能的目标。

4.前进方向(Heading)

　　GPS没有指北针的功能，静止不动时它是不知道方向的。但是一旦动了起来，它就能知道自己的运动方向。GPS每隔一秒更新一次当前地点信息，每一点的坐标和上一点的坐标一比较，就可以知道前进的方向，请注意这并不是GPS头指的方向，它老人家是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的。不同GPS关于前进方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前进方向，所以除非你已经走了一段并仍然在走直线，否则前进方向是不准确的，尤其是在拐弯的时候你会看到数值在变个不停。方向的是以多少度显示的，这个度数是手表表盘朝上，12点指向北方，顺时针转的角度。有很多GPS还可以用指向罗盘和标尺的方式来显示这个角度。一般同时还显示前进平均速度，也是根据最近一段的位移和时间计算的。

5.导向(Bearing)

　　导向功能在以下条件下起作用：

　　1.)以设定\"走向\"(GOTO)目标。\"走向\"目标的设定可以按\"GOTO\"键，然后从列表中选择一个路标。以后\"导向\"功能将导向此路标。

　　2.)目前有活跃路线(Activity route)。活跃路线一般在设置->路线菜单下设定。如果目前有活动路线，那么\"导向\"的点是路线中第一个路点，每到达一个路点后，自动指到下一个路点。

　　在\"导向\"页面上部都会标有当前导向路点名称(\"ROUTE\"里的点也是有名称的)。它是根据当前位置，计算出导向目标对你的方向角，以与\ "前进方向\"相同的角度值显示。同时显示离目标的距离等信息。读出导向方向，按此方向前进即可走到目的地。有些GPS把前进方向和导向功能结合起来，只要用GPS的头指向前进方向，就会有一个指针箭头指向前进方向和目标方向的偏角，跟着这个箭头就能找到目标。

6.日出日落时间(Sun set/raise time)

　　大多数GPS能够显示当地的日出、日落时间，这在计划出发/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间，在山区因为有山脊遮挡，日照时间根据情况要早晚各少半个小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间，在设置(setup)菜单里可以设置本地的时间偏移，对中国来说，应设+8小时，此值只与时间的显示有关。

7.足迹线(Plot trail)

　　GPS每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上足迹点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。足迹点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式，一般是只记录方向转折点，长距离直线行走时不记点；定时采样可以规定采样时间间隔，比如30秒、一分钟、5分钟或其他时间，每隔这么长时间记一个足迹点。在足迹线页面上可以清楚地看到自己足迹的水平投影。你可以开始记录、停止记录、设置方式或清空足迹线。“足迹”线上的点都没有名字，不能单独引用，查看其坐标，主要用来画路线图(计算机下载路线?)和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Traceback)的功能，使用此功能时，它会把足迹线转化为一条“路线”(ROUTE)，路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用足迹线上大的转折点。

　　同时，把此路线激活为活动路线，用户即可按导向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线(比如route0)中，看你 GPS的说明书，使用前要先检查此线路是否已有数据，若有，要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去，以免覆盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如 \"T001\"之类，有的GPS定第二条回溯路线时会重用这些名字，这时即使你已经把旧的路线做了拷贝，由于路点引用的名字被重用了，所以路线也会改变，不是原来那条回溯路线了。请查看你GPS的使用说明书，并试用以明确你的情况。有必要的话，对于需要长期保存的TraceBack路线，要拷贝到空闲路线，并重命名所有路点名字。

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Gps应用知识1

1． GPS系统组成

GPS gloabal Positioning System,这玩意是美国人搞的。主要分三大块，地面的控制站、天上飞的卫星、咱们手里拿的接收机。

简单唠叨唠叨

先说说设备， 当然大个的都是老美给咱准备好的，

地上，有一个主控制站，当然在老美的本土了，在科罗拉多。三个地面天线，五个监测站，分布在全球。主要是收集数据，计算导航信息，诊断系统状态，调度卫星这些杂事。

天上，有27颗卫星，距离地面20200公里。27颗卫星有24颗运行，3颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。卫星发射两种信号：L1和L2。L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟，计划未来用氢原子钟，比我的手表准。

手里，就是接收机了。大大小小，千姿百态，有袖珍式、背负式、车载、船载、机载什么的。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。

2．关于GPS接收机

GPS现在一般都是12通道的，可以同时接收12颗卫星。早期的型号，比如GARMIN45C就是8通道。GPS接收机收到3颗卫星的信号可以输出2D（就是2维）数据，只有经纬度，没有高度，如果收到4颗以上的卫星，就输出3D数据，可以提供海拔高度。但是因为地球自己的问题，不是太标准的圆，所以高度数据有一些误差。现在有些GPS接收机内置了气压表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，这些机器根据两个渠道得到的高度数据综合出最终的海拔高度，应该比较准确了。

GPS接收机的第一次开机，或者开机距离里上次关机地点超过800KM以上，因为接收机里存储的星历都对不上了，所以要在接收机上重新定位。

GPS接收机的使用要在开阔的可见天空下，所以，屋里就不能用了。手持GPS的精度一般是误差在10米左右，就是说一条路能看出走左边还是右边。精度主要依赖于卫星的信号接收，和可接收信号的卫星在天空的分布情况，如果几颗卫星分布的比较分散，GPS接收机提供的定位精度就会比较高。

3．定位精度

谈到定位精度，就得说说SA和AS.

什么是SA，AS呢？别急， 这还得从头说起，要不然你也不好明白。

GPS的信号有两种C/A码，P码。

C/A码的误差是29.3m到2.93米。一般的接收机利用C/A码计算定位。美国在90代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了SA(SelectiveAvailability)，令接收机的误差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱们现在的GPS精度应该能在20米以内。

P码的误差为2.93米到0.293米是C/A码的十分之一。但是P码只能美国军方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P码上加上的干扰信号。

总之，老美也是挺累的。发了一大堆卫星用于军用定位。然后觉得不值，想赚点钱，于是开发信号给民用，精度还不能太高，可精度低了大家又骂娘。因为GPS掌握在老美的手中，虽说免费使用，可是其他国家用着也不踏实，前两天打阿富汉是，美国就把该地区的GPS信号做了处理，定位精度变低。

俄罗斯有自己的卫星定位系统，全球导航卫星系统(GLObal NAvigation Satellite System)。欧洲也要发展自己的定位系统NAVSAT。中国也有自己的卫星定位，叫北斗，是双星系统，只能定位自己国家和附近的地区，而且目前只用于军方。




GPS应用知识2

今天讲的东西比较枯燥，但是有用啊，可以拿去和别人神侃。

1. GPS的设置

GPS拿到手，如果是新机器要定位，上次已经提到了。另外，还有一些设置，常用的有坐标系、地图基准、参考方位、公制/英制、数据接口格式什么的。

坐标系：常用的是LAT/LON和UTM。LAT/LON就是经纬度表示，UTM在这里就不管他了。

地图基准：一般用WGS84。

参考方位：就是北在哪里。北在哪里呢？实际上有两个北，磁北和真北呀（简称CB和ZBY）。

指南针指的北就是磁北，北斗星指的北就是真北。两者在不同地区相差的角度不一样的，地图上的北是真北。

公制/英制：自己选吧，我用公制。

数据接口格式：这得细谈谈。GPS可以输出实时定位数据让其他的设备使用，这就牵扯到了数据交换协议。几乎现在所有的 GPS接收机都遵循美国国家海洋电子协会(National Marine ElectronicsAssociation)所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议。NMEA协议有0180、0182和0183三种，0183可以认为是前两种的超集，现在正广泛的使用，0183有几个版本，V1.5V2.1。所以，如果大家的GPS接收机如果要联上笔记本里通用的GPS导航程序，比如OZIEXPLORER和俺的GPSRECEIVER，就应该选择NEMA V2.0以上的协议。NMEA规定的通讯速度是4800b/S。现在有些接收机也可以提供更高的速度，但说实话，没有什么用，4800就足够了。

象GARMIN，自己有一个mapsource软件，为了不让其他品牌的GPS使用该软件，就设计了私有的 GARMIN协议，只有GARMIN的机器才能输出这种数据，而MAPSOURCE只能接收GARMIN协议，这样一来MAPSOURCE就只能让 GARMIN的机器使用，打倒打倒！！！

2.经纬度的表示

再讲讲数据表示吧。一般从GPS得到的数据是经纬度。经纬度有多种表示方法。

1.） ddd.支持168论坛d， 度 . 度的十进制小数部分（5位）

2.） ddd.mm.mmm，度 . 分 . 分的十进制小数部分（3位）

3.) ddd.mm.ss, 度 . 分 . 秒

不是所有的GPS都有这几种显示，我的GPS315只能选择第二种和第三种

一度是多远呢？如果这么问，可就太外行了。

在LAT/LON坐标系里，纬度是平均分配的，从南极到北极一共180个纬度。地球直径12756KM，周长就是12756*PI，一个纬度是 12756×PI /360 = 111.133 KM (先说明白，不精确啊)。

经度就不是这样啦，只有在纬度为零的时候，就是在赤道上，一个经度之间的距离是111.319KM，经线随着纬度的增加，距离越来越近，最后交汇于南北极。大家想想，没错吧。所以经度的单位距离和确定经度所在的纬度是密切相关的，简单的公式是：

经度1°长度=111.413cosφ，在纬度φ处。 （这个公式也不精确呀，蒙人还可以）

做题：北京的经度119度，纬度40度。单位经度，单位纬度各是多少？

答： 单位纬度111.133KM 单位经度111.413×COS 40 = 85.347KM

讲这些的用途就是容易理解经纬度的表示。

1.）ddd.支持168论坛d，在北京，纬度最后一位小数增1，实际你走了多少？大约1.1M

经度最后一位小数增1，实际你走了多少？大约0.85M

2.) ddd.mm.mmm，在北京，纬度最后一位小数增1，实际你走了多少？大约1.85M

经度最后一位小数增1，实际你走了多少？大约1.42M

3.) ddd.mm.ss，在北京，纬度秒增1，实际你走了多少？大约30.9M

经度秒增1，实际你走了多少？大约23.7M

今天说的都不是精确的公式，一般估计大致的数字没有问题。




GPS导航技术的新进展

美国的全球定位系统（GPS）导航卫星正在逐步现代化。GPS从美国空军的导航辅助设备开始，逐渐发展成军民两用的一种重要技术。GPS的精确位置与定时信息，已成为世界范围各种军民用、科研和商业活动的一种重要资源
　　 GPS卫星的发展及信号的改进GPS导航卫星自1978年发射以来，其型别已由第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次发展到ⅡR批次。第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次卫星共有40颗，是由罗克韦尔公司制造的，而20颗ⅡR批次卫星则由洛克希德·马丁公司制造。波音公司在1996年收购了罗克韦尔的航空航天和防务业务，目前正在制造33颗更先进的ⅡF批次卫星。美国还在考虑发展采用点波束的新一代GPS卫星（GPS-Ⅲ）。
　　 GPS从1994年全面工作以来，改进工作一直在进行中。这是因为民用用户要求GPS具有更好的抗干扰和干涉性能、较高的安全性和完整性；军方则要求卫星发射较大的功率和新的同民用信号分离的军用信号；而对采用GPS导航的"灵巧"武器，加快信号捕获速度更为重要。
　　民用GPS导航精度迄今的最大改进发生在2000年5月2日，美国停止了故意降低民用信号性能（称为选择可用性，即S/A）的做法。在S/A工作时，民用用户在99%的时间只有100米的精度。但当S/A切断后，导航精度上升，95%的位置数据可落在半径为6.3米的圆内。
　　GPS卫星发送两种码：粗捕获码（C/A码）和精码（P码）。前者是民用的，后者只限于供美军及其盟军以及美国政府批准的用户使用。这些码以扩频方式调制在两种不同的频率上发射：L1波段以1575.42兆赫发射C/A和P码；而L2波段只以1227.6兆赫发射P 码。
　　GPS卫星导航能力最重大的改进将从2003年发射洛克希德·马丁首批ⅡR-M(修改的ⅡR)卫星开始。ⅡR-M 卫星将发射增强的L1民用信号，同时发射新的L2民用信号和军用码（M码）。进一步的改进将从发射波音ⅡF批次卫星的2005年开始，ⅡF批次卫星除发射增强的L1、L2民用信号和M码外，将在117**5兆赫增加第3个民用信号（L5）。在ⅡF发射以前，M码将从发展型过渡到工作型。因为导航卫星星座的发射需要有一段时间，故在轨道上获得全工作能力则要在2007年发射18颗L2民用信号和M码卫星后才能实现。18颗卫星组成的第三个民用信号（L5）的星座预计要到2011年才能发射完。
　　 此后，美军将得到抗干扰能力有所增强的新信号--M码。它能发送更大的功率，而不干涉民用接收机。M码还给军方一种新的能力，以干扰敌方对信号的利用，但其细节是保密的。
　　 L2民用信号即第二个民用信号称为L2C，使民用用户也能补偿大气传输不定性误差，从而使民用导航精度提高到3～10米。而美军及其盟军因一开始就能接收L1和L2中的P码，故一直具有这种能力。
　　对L2的设计约束是它必须与新的M码兼容。为避免对军用L2P（Y）接收机的任何损害，新的民用L2应具有与现有C/A码相同的功率和频谱形状。这里，括号中的Y码是P码的加密型。实际上，民用L2信号将比现有的L1 C/A信号低2.3分贝。功率较低的问题将由现代的多相关器技术加以克服，以便迅速捕获很微弱的信号。
　　 GPS卫星发射的信号必须现代化，同时又要保持向后兼容性。组合的民用信号与军用信号必须放在现有频带中，而且具有足够的隔离，以防互相干涉。美国决定将C/A码信号放在L1频带和新的L2频带的中部，供民用使用，而保留Y码信号。
　　 M码将采用一种裂谱调制法，它把其大部分功率放在靠近分配给它的频带的边缘处。抗干扰能力主要来自不干涉C/A码或Y码接收机的强大的发射功率。
　　M码信号的保密设计基于下一代密码技术和新的密钥结构。为进一步分离军用和民用码，卫星对于M码将具有单独的射频链路和天线孔径。当卫星能工作时，每颗卫星可能在每个载波频率上发射两个不同的M码信号。即使由同一颗卫星以同一载波频率发射，信号将在载波、扩散码、数据信息等方面不同。
　　M码的调制将采用二进制偏置载波（BOC）信号，其子载波频率为10.23兆赫，扩码率为每秒5.115百万扩散位，故称为BOC（10.23，5.115）调制，简称BOC（10，5）。因为BOC（10，5）调制与Y和C/A码信号相分离，故可以较大的功率发射，而不降低Y或C/A码接收机的性能。BOC（10，5）对于针对C/A码信号的干扰不敏感，而且与用来扩展调制的二进制序列的结构难以分辨。
　　 L5将位于960～1215兆赫频段，而地面测距仪/塔康（DME/TACAN）导航台和军用数据链（Link16）已大量使用这个频段，但这只会对欧洲中部和美国高空飞行的飞机产生干扰。美国计划对在L5±9兆赫以内的DME频率进行重新分配，以便L5信号在美国的所有高度都能良好地接收。
　　一些新的抗干扰技术
　　由于GPS卫星发射的导航信号比较微弱，而且以固定的频率发射，因此军用GPS接收机很容易受到敌方的干扰。
　　 美国国防预研计划局（DARPA）正在发展一种新的抗干扰方法，采用战场上空的无人机来创造伪GPS星座，使其信号功率超过敌方干扰信号的功率。
　　 所谓伪卫星，就是将GPS导航信号发射机装在飞机或地面上，顶替GPS卫星来进行导航。DARPA用无人机做伪卫星的研究，称为GPX伪卫星概念，旨在使己方的部队在受干扰的战场环境中具有精确的导航能力。其方法是由飞行中无人机上的4颗伪卫星广播大功率信号，这样在战场区域上空产生一个人工GPS星座。4架"猎人"无人机就可覆盖300千米见方的战区。
　　只要对现有GPS接收机的软件作些改变就可使用伪卫星发射的信号。当用实际GPS星座导航时，接收机开始需要知道卫星位置，即星历的情况，故伪卫星概念面临的挑战是采用可用的低数据率信息把4颗运动的伪卫星的位置告诉接收机。因此，DARPA和柯林斯公司设计人员的关键任务是在可用的50比特/秒信息中发送伪卫星星历。无人机的稳定性相当好，不会像战斗机那样机动；但任何运动都会使位置有点不确定。因而与采用卫星星座的导航比较，其定位总误差将增长约20%。DAPRA已用在7500米高度上的公务机上以及约3000米高度上的"猎人"无人机上试验了单颗伪卫星，导航精度从采用真卫星时的2.7米下降到4.3米。
　　 当然，伪卫星不一定要全部机载，也可采用地面和机载发射机混合的方案。将某些伪卫星设在地面上的缺点是减少了覆盖范围，但提高了导航精度。为了克服干扰，伪卫星可发射100瓦信号，使地面接收机处的信号强度比来自卫星的信号强度增加45分贝。
　　诺斯罗普·格鲁门公司正在研制可提供30～40分贝抗干扰改进的GPS接收机。这种称为"反干扰自主完整性监控外推"的抗干扰方法将由惯性导航和GPS接收机在载波相位级进行全耦合来实现。全耦合滤波器将减小GPS跟踪回路的带宽，从而减少干扰信号进入GPS接收机的机会。
　　 柯林斯公司和洛克希德·马丁公司联合为JASSM空面导弹研制的G-STAR高反干扰GPS接收机采用了调零和波束操纵的方法。该接收机重11.3千克，采用了一个空间时间适配器，适配器探测出一个威胁，便将其信号调到零，并在发射导航信号的卫星方向增加增益。
　　 这种反干扰技术以数字方式实现，故称为数字波束成形器，它比常规的模拟调零法更为精确，同时可将接收机的波束调整到朝向可用的导航卫星。数字信号处理可通过动态移动零位来抵消噪声，增加增益，并通过一个6元天线阵来操纵波束。
　　 民用GPS接收机也有抗干扰的问题，但民用GPS接收机用户更关心非故意干扰。非故意干扰基本上为宽波段类型，与干扰机将其功率集中于GPS频率不同。与软件有密切关系的数字信号处理方法，在对付宽波段干扰方面是很理想的。
　　 美国Electro-Radiation（ERI）公司指出，常规抗干扰方法的是采用相控阵天线组成的零位操纵天线，这不仅要增加重量，且成本较高，而在接收机上实现的抗干扰技术通常只有有限的干扰剔除能力或者是专为对付某种干扰而特地设计的抗干扰能力。
　　 这家公司已研制出能有效地对付所有已知类型干扰的一种干扰抑制装置（ISU），它不需要昂贵和笨重的天线，可以低成本、高效的方式加装到新的和现有的GPS接收机中，既适合军用，也适合民用。
　　 这种干扰抑制装置包括补钉天线以及可插入任何GPS接收机天线接口的电子装置，用来抑制宽带噪声和窄带干扰。它使GPS接收机增加20分贝的抗宽带噪声能力和35分贝的抗窄带干扰能力。

　　 GPS在飞机着陆中的应用
　　美国海军试飞员已驾驶F/A-18飞机在罗斯福号航母上利用GPS系统做了首批自动着舰。据称这种系统的性能相当于或超过目前自动着舰系统的性能。
　　美国海军在发展的着舰系统是雷神公司联合精密进近与着陆系统（JPALS）的海军型，它在JPALS的基础上作了修改。雷神公司正按美国空军的合同为所有军种的飞机研制JPALS系统，系统将采用局域差分GPS修正，为固定翼飞机和旋翼机在陆上机场提供Ⅰ类和Ⅱ类仪表进近。
　　 美国海军牵头的舰载GPS（SRGPS）系统将取代舰载的塔康系统。它将在JPALS上增加一个单向低截获概率（LPI）数据链，为370海里范围内的飞机提供舰的位置。
　　 而在92.5千米半径的范围内，双向LPI数据通信采用与民航空中交通管制（ATC）现代化计划所使用的自动相关监视-广播（ADS-B）类似的位置报告将使航母跟踪多达100架飞机。
　　 在装有SRGPS的情况下，航母和其他舰船将能更隐蔽地与飞机联系，不必使用塔康系统和一次或二次雷达信号，并把话音通信减到最小程度。与塔康的15赫的更新率比，LPI链路将以很低的数据率（0.2赫）工作。
　　 FAA的GPS广域增强系统（WAAS）的发展因一再遇到问题而推迟。该系统是由雷神公司制造的，试图用赤道上空的地球同步通信卫星把完整性告警信息，以及差分修正量等其他数据传送给GPS用户，提高GPS的导航精度，以满足Ⅰ类进近的要求。
　　原来对WAAS的计划是要在1999年12月开始进行60天的试验，然后在2000年晚些时候投入使用。但这些试验在2000年1月被撤消，撤消原因是由于信号中断以及误警率太高。然而，WAAS表明其精度可达到3米，远比试验所要求的7.6米要好，因而其发展工作仍在继续。据估计，安全性得到认证的WAAS将于2003年年初投入工作。
　　WAAS使用日期的延误可能还会对其后的局域增强系统（LAAS）产生影响，LAAS将为机场提供精密的GPS仪表进近能力，还有能力跟踪地面上滑行的飞机。LAAS预定2002年在美国46个Ⅰ类机场和114个Ⅱ/Ⅲ类机场投入使用。联邦快递公司的一架波音727 -200货机率先在商业运营中采用具有LAAS能力的卫星着陆系统（SLS）进行了精密进近。
　　 GPS的微小型化及其在炮弹制导中的应用
　　随着GPS/惯性制导系统成本的降低和体积的减小，现在甚至连一些炮弹也将采用GPS/惯性制导。美国英特斯台特电子公司（IEC）已研制了一种炮弹制导用微小型GPS接收机，装在美国海军和陆军的火箭助推的127毫米炮弹的尖头部。这种GPS接收机能承受炮弹发射时的12500g以上的过载，并能迅速截获GPS信号。这种接收机采用快速截获/直接Y码处理，不到6秒就能截获信号，并将跟踪多达8颗卫星。为抑制干扰信号，它被设计成与惯性测量装置紧耦合工作，并采用某种窄带跟踪回路技术。其制导系统中的惯性传感器采用了硅微机电系统（MEMS）技术，因而体积小，成本低。为减轻GPS时钟振荡器在长期储存中的相位不稳定的问题，采用了一种先进的相关器，对GPS信号进行时域搜索以及数据变换，用来搜寻时钟振荡器产生的不定性，从而能直接捕获Y码。

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GPS核心芯片介绍，选GPS还要看芯片！！这可相当于电脑的CPU呀

不同GPS产品在性能上的差异主要取决于核心芯片。您在购买GPS时所看到的各项技术指标都是由GPS芯片决定的，GPS未来的发展也是有核心芯片技术决定的。

　　在这里想讲一个题外话，GPS接收机的性能很大程度上受天线技术影响，但是天线千差万别，用户只需要了解天线技术的类型就可以了。GPS天线主要有螺旋天线和平板天线。前者方向性不强，但增益也相对较小；后者具有较强的方向性，但增益也较强，适合平放在固定的地方使用。当然，天线的尺寸越大效果越好，部分产品配备了可以外接的高增益天线，这类天线普遍采用螺旋天线，因为外接天线尺寸变大以后，增益不成问题，对方向性更敏感。

　　下面我们转入正题。

　　1.GPS芯片的发展和展望

　　2003年以后GPS芯片产业如雨后春笋般呈现出一种蓬勃发展的局面。目前设计生产GPS芯片的厂家超过10家，包括美国SiRF(瑟孚)、Garmin(高明)、摩托罗拉、索尼、富士通、飞利浦、Nemerix、uNav、uBlox等。

　　2005年SiRF收购了摩托罗拉的GPS芯片业务，未来将合作在摩托罗拉的智能手机中集成GPS功能。无独有偶，高通公司在增强型3G手机芯片 CDMA2000 EV-DO中也设计了集成的GPS功能。Nextel公司也正在使用SiRF的技术来实现其手机中的GPS功能。

　　美国已经通过了法律，要求移动电话制造商在2007年必须把GPS接收机集成到产品中去，以提供定位和紧急呼叫功能，2007年已经是3G的**。可见，尽管现在集成GPS功能的手机尚未进入主流市场，但是将来3G手机的中高端机型会普遍集成GPS功能。

　　2005年7月，以归国博士周文溢为核心的5名海外学人创业的西安华迅公司也推出了国内第一块GPS芯片。

　　尽管厂商林立，目前在非独立式GPS领域中SiRF的地位就如同PC产业中的英特尔，主流产品几乎全部采用SiRF芯片。因此，读者只要了解SiRF芯片的几个主要型号就可以了解非独立式GPS的核心技术差异。

　　另外，Garmin在独立式GPS设备市场中占有半壁江山，主要采用Garmin自己的芯片产品。Garmin公司很像IT领域中的IBM，从地图软件到GPS设备、到核心芯片，是一个产业垂直集成的公司。在一些非独立式GPS领域，Garmin也使用SiRF的芯片。

　　新兴的GPS芯片公司几乎在原有市场中都很难有立足之地，他们把目光主要瞄准了未来集成GPS的各种IT设备，如手机、数码相机、PDA、笔记本电脑，甚至U盘。

　　如果和计算设备集成在一起，GPS芯片的很多功能可以通过软件完成，成本可以进一步降低。早在2004年SiRF公司就已经推出了这样的简化产品?? 软件GPS。近期飞利浦也发布了类似产品，可以支持ARM处理器、Xscale处理器、x86处理器，完成各种GPS处理任务。集成的软件GPS成本只有 4～5美元。

　　2.主流GPS芯片

　　GPS芯片主要由射频电路、软件(固件)及存储器、处理器三部分组成。

　　既然配合笔记本电脑使用的主要是非独立式GPS，那么我们在此将重点介绍SiRF的芯片产品。

　　（1）SiRFstarⅢ

　　SiRF芯片在2004年发布了最新的第三代芯片SiRFstarⅢ(GSW3.0/3.1)，使得民用GPS芯片在性能方面登上了一个顶峰，灵敏度比以前的产品大为提升。这一芯片通过采用20万次/频率的相关器(Correlators)提高了灵敏度，冷开机/暖开机/热开机的时间分别达到 42s/38s/8s，可同时追踪20个卫星信道。2005年推出的最新非独立式GPS接收机很多都采用了这一芯片。

　　采用这一芯片的部分产品如下：

　　- Fortuna SlimGPS -蓝牙

　　- Globalsat BR-355 USB

　　- Globalsat BT-338-蓝牙

　　- Globalsat SD-502 SDIO

　　- Guidetek GS-R238 (Holux子品牌) -蓝牙+USB

　　- Haicom 303iii CF

　　- Haicom 305iii CF

　　- Haicom BT405iii -蓝牙

　　- Holux GR-213 USB

　　- Holux GPSlim 236 -蓝牙+USB

　　- Leadtek 9553/L/X -蓝牙

　　- Leadtek 9825 -蓝牙

　　- Royaltek RBT-2001-蓝牙

　　（2）SiRFstarⅡe 和SiRFstarⅡe/LP

　　SiRFstarⅡe是第一块高性能的GPS芯片，发布于2002年。SiRFstarⅡe/LP(GSW2.3)是SiRFstarⅡe的低功耗版本。两者都采用1920次/频率的相关器，冷开机/暖开机/热开机的时间分别达到45s/35s/8s，可同时追踪12个卫星信道。应该说，这2款芯片的指标已经可以满足日常应用需求，在2003年至2004年推出的非独立式GPS产品大量采用这2种芯片。

　　目前采用这一芯片的部分产品如下：

　　- Fortuna ClipOn 蓝牙

　　- Fortuna PocketXtrack CF

　　- Globalsat BR-305 (Semsons iTrek)

　　- Globalsat BT-308 (Dell/HP) 蓝牙

　　- Haicom HI303MMF CF

　　- Holux GM210 USB

　　- Holux GR230 -蓝牙

　　- Royaltek RBT-1000 蓝牙

　　- Royaltek RBT-3000 -蓝牙

　　（3）SiRF XT2和Xtrac

　　SiRF XT2芯片在SiRFstarⅡe/LP的基础上增加了名为Xtrac的软件功能，通过追踪分析较弱的卫星信号来增强定位能力，在室内、车内等信号较弱的地方有一定作用。

　　在信号较弱的情况下，Xtrac可以增强GPS的定位能力。但是，Xtrac有时会因为判断弱信号失误而导致定位误差加大，甚至会导致定位信息错误，这点在高速行驶中表现明显。

　　总而言之，Xtrac是一个优点和缺点并存的技术，既没有SiRF公司宣传的那样功能强大，也不会造成很多问题。

　　目前采用这一芯片的部分产品如下：

　　- Fortuna ClipOn 蓝牙

　　- Globalsat SD-501 - SDIO

　　- Haicom HI303S - CF

　　- Holux GR231 -蓝牙

　　- Holux GM270U CF

　　- Royaltek RBT-1000 v2 -蓝牙

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常见GPS接收器采用的GPS芯片种类

很多朋友买GPS的时候经常咨询GPS芯片的区别，小弟也在网上搜索整理了一份出来，供大家参考，不足之处，还请各位大大补充:
(1). SiRF starIIe:
a. LP: Low power，没有 LP 的已经很少用了。Sensitivity : -145dBm, 在定位后依然耗电, 如HOLUX GM-210。
b. Xtrac V1: 高感度 f/w，Sensitivity 高于starIIe/LP, 硬件一样。如HOLUX 270U
c. Xtrac V2: 纠正了V1版本容易漂移的缺点，信号比较贴近现实，如HAICOM的303S、HOLUX 231、MINI GPS

(2). SiRF starIII:
Sensitivity : -159dBm（实测约为-154dBm），虽然内建correlator 为220000颗, 未必更耗电，因为制程从 0.18u 改成 0.13u。如HOLUX 236、HAICOM新款的蓝牙GPS、环天338、丽台9553
(3). Sony single chip solution CXD2951:
SONY 第三代芯片,只有他们是RF跟baseband包在一起的,Sensitivity : -152dBm。

(4). Nemerix NJ1006 ( RF ) + NJ1030 ( Baseband )
Sensitivity : -147dBm, 省电王, 采用此芯片的GOPASS GPT-700，850AMH的锂电池都有20个小时的表现。

(5). Evermore:
***本地的IC, 性价比好，采用此芯片的HAICOM 303E ,性能表现优于HOLUX 270U

(6) RFMD：
Micro Devices (RFMD)业界首个高集成度蓝牙/GPS解决方案——RF8900，该设计将蓝牙通信和GPS技术集成在一个完整的系统中。据称该产品与同类产品相比可减少20%的尺寸，并使成本降低25% ，据传RIKALINE的6033将采用这个芯片

(7). Garmin:
牌子老，信用好。老板***人，研发美国制造***，其老板也跻身世界500富豪行列。如GARMIN 的手持机GPS

购买GPS时要知道的性能指标

1、卫星轨迹：这里有24颗GPS卫星沿六条轨道绕地球运行（每四颗一组），一般不会有超过12个卫星在地球的同一边，大多数GPS接收器可以追踪8～12颗卫星。计算LAT/LONG（2维）坐标至少需要3颗卫星。再加一颗就可以计算3维坐标。对于一个给定的位置，GPS接收器知道在此时哪些卫星在附近，因为它不停地接收从卫星发来的更新信号。

　　 2、并行通道： 一些消费类GPS设备有 2～5条并行通道接收卫星信号。因为最多可能有12颗卫星是可见的（平均值是8），这意味着GPS接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息。市面上的GPS接收器大多数是20并行通道型的，这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息，12通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息，而且在森林地区可以有更好的接收效果。一般20通道接收器不需要外置天线，除非你是在封闭的空间中，如船舱、车厢中。

　　 3、定位时间： 这是指你重启动你的GPS接收器时，它确定现在位置所需的时间。对于20通道接收器，如果你在最后一次定位位置的附近，冷启动时的定位时间一般为3～5分钟，热启动时为15～30秒。

　　 4、定位精度： 大多数GPS接收器的水平位置定位精度在2.93m～29.3m左右。

　　 5、DGPS功能：为了将SA和大气层折射带来的影响降为最低，有一种叫做DGPS发送机的设备。它是一个固定的GPS接收器（在一个勘探现场 100km～200km的半径内设置）接收卫星的信号，它确切地知道理论上卫星信号传送到的精确时间是多少，然后将它与实际传送时间相比较，然后计算出 “差”，这十分接近于SA和大气层折射的影响，它将这个差值发送出去，其他GPS接收器就可以利用它得到一个更精确的位置读数（5m～10m或者更少的误差）。许多GPS设备提供商在一些地区设置了DGPS发送机，供它的客户免费使用，只要客户所购买的GPS接收器有DGPS功能。

　　 6、信号干扰：要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。

　　 7、物理指标： 选购GPS设备时，大小、重量、显示画面、防水、防震、防尘性能、耐高温、耗电等物理指标都要考虑在内。

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关于GPS“三代芯片”

近段时间在GPS产品中，经常提到所谓“三代芯片”。但从商家和使用者都没有明确的说明和理解，甚至有些误导和误解。现将自己的体会和观点与大家交流探讨。

1． GPS芯片：
目前国际上常用（常见到的/较流行的）GPS模块（OEM板）上的主芯片主要有3种。
（1） 美国SIRF（Sirf ）
（2） SONY（索尼爱立信/索爱）芯片
（3） 瑞士NENEM公司NEMERIX芯片

2． 三代芯片的核心：
芯片硬件大同小异，只是内部软件起主要作用。所谓三代的核心技术只是在2代的基础上提高改进了软件的算法，就好比初、高中物理课上计算加速度/速度用的公式，但到了大学高等数学中导数、积分来计算同一道加速度/速度的物理题，方法（算法）不同，所用时间大不一样，体现了中学和大学的区别，就好像2代和3代一样。其次是硬件也提供了质量标准。

3． 三代芯片软件主要功能：
3代芯片软件提高升级：（1）算法改进提高搜星/定位速度时间。（2）通过软件滤波器提高抗干扰性能、信噪比及接收有效星颗数。（3）有的芯片实现软件DR航迹（转迹）推算，提高抗高楼、树荫、桥下遮挡及隧道功能。（4）软通道搜索，搜索提高可视卫星的通道数（可以12—24颗），人员、车辆、上下坡、姿态发生变化时、飞机、船舶星历状态发生变化时仍能继续定位。

4． 三代芯片硬件改进：
（1） 芯片功耗降低，体积减少（与2代比）。
（2） 提高抗干扰能力，全屏蔽或双芯片分开。

5． GPS模块与产品：
GPS产品多种多样，但不一定用三代芯片就全都好了，三代芯片只不过是GPS
产品的核心部件，如同人的心脏、大脑，还要与其它元件相匹配（天线、放大器、滤波器，甚至导线、接头等看起来无关紧要元件）。

6． 天线是重要因素：
手持、PDA、蓝牙、G-Mouse等常见的GPS产品中都要用到GPS天线，无论有
源、无源甚至全向天线，十几个性能指标中，夹角（1600最大全向天线除外），放大器dB数，阻抗范围，材质，抗干扰能力与模块匹配决定了整个产品的性能，甚至飞机上接2-3个天线（上、下面均有），有些在车内、车底部也很好定位。也就是说，3代模块很好，天线不匹配可能不如搭配好2代产品。



7． 通道数：
3颗星二维，4颗星三维定位，这是GPS基本原理，我们在地面上使用是11-12
颗（因为天线160度夹角），全向天线也就12颗，到了天空飞行器（物体）可以多收几颗（一定全向或二个以上天线），但也是从中取3-4颗信号最强、距离最近的有效卫星进行运算定位，不少军用GPS都是5个通道，只是用4个通道定位，1个通道快速搜索所有可视卫星，并与其中4颗有效星比较，高出其中一个就替换，这样就保持4颗最强信号卫星。因此不是通道越高越好，一般地面上12颗就够了，什么16、18、20、24…… 都是软通道，是体现最多可搜索可视卫星的颗数，没有什么实际意义。

8． 感应度（dB数）：
GPS接收信号的感应程度（-150—195dB）各厂家标准不统一，有的是模块，
有的是模块含天线，有的是平均值，有的是峰峰值（最大值），此值是在屏蔽室内用专用仪器测试，与大家实际环境（电场、磁场、高压、微波、地磁……）有很大区别，因此该指标相差3-5dB，均属同数量级无关紧要，只是个大概齐参考。

9． 三代产品明显优势特点（实际效果）：
使用者只要对三代芯片具体技术指标一般了解即可，而更主要比较观察是否
有以下特征。
（1） 定位时间快：无论冷启动、温启、热启，重捕时间均快5-30秒钟（与二代相比），实际上大部使用者也不差这十几秒钟。
（2） 高感度：即在高楼、树荫、桥下、遮档、遂洞、窗口、车内，甚至车底盘下仍可很快定位收4颗以上卫星。常说：有点天空就可定位（单星定位），也就是《给点阳光就灿烂》。
（3） 抗干扰性能：高压线、电场、磁场、高速动态、微波、手机，同频干扰的环境下仍能正常工作。
（4） 功耗低、省电：降低了功耗，甚至有睡眠状态（静态不工作），可以节电，提高产品待机时间。
（5） 体积小，性能价格比好：体积小，重量轻，这是社会的需求和发展趋势，可以扩大更多的应用范围和领域。实际上三代芯片价格应该与二代相同，甚至应更低，但功能提高很多，T-38（16通道，3代） 200-300元/块。

10．结论：
总之，了解关注三代芯片，切勿神话三代芯片，“不管黑猫、白猫抓住老鼠就是好猫”，理论联系实际，适合自己的就是最好的。

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GPS的种类介绍，让我们了解GPS。

1.非独立式GPS

　　笔记本电脑使用的GPS接收机有蓝牙、CF(CompactFlash)、USB等3种接口，配合PDA使用的还有SDIO接口的。这些GPS没有显示屏，不能独立使用，通过NMEA协议标准将定位信息提供给计算设备。这些非独立式GPS的制造商大多是新兴的电子设备制造商，很多知名制造商都来自中国 **省，如长天科技(Holux)、丽台科技(LeadTek)等。

　　2.GPS Mouse

　　USB接口的GPS接收机也被称为GPS Mouse，价格最便宜。GPSMouse把GPS模块、天线和串口/USB口转换芯片集成在一起，通过一段1～1.5m的线缆连接到笔记本电脑的USB 口。USB接口既可以传递GPS定位信息，也可以向GPS模块供电。GPS Mouse非常适合笔记本电脑车辆导航，但是不适合步行时使用。在车辆导航时，GPSMouse可以放到车外并吸附到车顶上，最大限度地接收GPS信号 (优质的汽车玻璃含有金属成分以抵挡紫外线，会降低GPS信号强度)。

　　细心的读者也许从前面的介绍中注意到，GPSMouse中有一个串口/USB口转换芯片，这岂不是画蛇添足，直接把GPS模块设计成USB接口不就完了？这一“画蛇添足”的设计起因在于GPS数据接口协议NMEA-0183，这一协议把GPS的数据接口定义为4800bps的串行数据总线。绝大多数的电子地图软件都通过NMEAV2.0以上标准读取串口上的GPS信息。如果GPS直接设计成USB口，就会有兼容性问题，而通过串口/USB口转换芯片，在计算设备上再安装驱动程序，就可以把USB口模拟成串口，兼容性非常好。事实上，CF口和蓝牙的GPS接收机也都要模拟成串口，才能被电子地图软件识别。

　　除了NMEA数据接口协议外，最为知名的是Garmin公司GPS的专用Garmin协议。Garmin自己的地图软件都只支持Garmin协议，另外Google Earth Pro/Plus和OziExplorer目前也支持Garmin协议。

　　3.CF口GPS

　　CF口GPS主要是为PDA设计的，不过现在的PDA越做越小，已经逐渐放弃CF口而改用SD口。CF口通过转接卡可以接入笔记本电脑的PCMCIA 接口，因为没有线缆连接，使用起来比USB接口更为方便，优势主要体现在步行使用中。在车用导航时，CF口GPS可以通过外接天线实现GPSMouse灵活摆放的特性(通过把天线摆放到合适的位置以接收到足够强的GPS卫星信号)。当然，CF口GPS的价格也略高，一般在500～600元。

　　由于CF口GPS最初主要面向PDA设计，留给我们的后遗症就是部分产品的驱动程序和笔记本电脑上的操作系统兼容性不好，甚至根本不能安装，用户在购买时最好先安装调试再付款。

　　4.蓝牙GPS

　　蓝牙GPS接收机是2005年的明星，通过无线连接笔记本电脑、PDA甚至智能手机都非常方便，又可以实现灵活摆放的特点，因此受到了用户普遍欢迎。由于蓝牙标准本身就有模拟串口的功能，所以在电子地图兼容性方面也比较好，不过有时也有不兼容问题。

　　蓝牙GPS的缺点是需要配备电池并经常充电，而且很多用户不熟悉蓝牙设备的软件设置方法。加之价格略高(800元上下)，应用还不够普遍。不过，随着越来越多的笔记本电脑集成蓝牙功能，蓝牙GPS有望成为市场上的主流产品。

　　5.独立式GPS

　　其实，最早的民用GPS都是可以独立使用的GPS设备。这类设备又可以分为手持式、车载式，有独立显示屏用于显示地图或航点航迹信息，大部分有集成的电子地图功能(俗称地图机)，体积一般也比较大，价格从1000～9000元不等，功能差异很大。独立式民用GPS最著名的2家供应商都来自美国，分别是高明(Garmin)和麦哲伦(Magellan)，在国内可以买到他们的产品。此外还有欧洲的TomTom在车载GPS领域中比较著名。

　　独立式GPS一般也具有数据接口和笔记本电脑进行连接，接口大多为串口，部分采用USB口或蓝牙接口。这些接口的主要目的并不是为了把定位信号实时传递给计算设备，而是为在GPS设备和计算机之间复制航迹和地图等信息，因此在连接笔记本电脑传递定位信息时都不太方便。笔记本电脑已经很少配备串口，因此连接串口需要串口/USB口转换器，并安装驱动程序把USB接口模拟成串口。

　　独立式GPS一般不会连接笔记本电脑一起使用，除非不是地图机，或者没有特定地区的GPS地图。在配合笔记本电脑使用为主的应用模式下，我们也不推荐使用独立式GPS。

　　现在，有越来越多的PDA厂商加入独立式GPS的阵营，推出集成GPS接收机和电子地图的产品。尽管在应用上PDAGPS和传统的独立式GPS地图机很接近，但是这些产品都是通用的处理器、操作系统和电子地图软件，在架构、功耗、坚固性和防水性等方面也明显有别于传**立式GPS。因此，本刊把这样的产品定义为“GPS嫁接PDA”的范畴，在今后的专题中讨论。

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导致GPS定位误差的各种因素

在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响。 大气层的较低部分是对流层，可以传导15GHz频率以下的信号。在对流层中，GPS系统载波及信号资料的相位和传导速度，都会被延迟。信号延迟的长短由对流层磨擦系数决定，磨擦系数又由温度、压力和相对湿度决定。
接收机端的多路径测量误差是GPS主要误差的原因之一。GPS信号在到达地球没有进到接收机之前，除了主要传送路径之外，会产生许多邻近目标反射的路径。接收机接收的首先是直接信号，然后是经过延迟的反弹信号。如果反弹信号太强，会欺骗了接收机，得到错误的位置测量结果，或根本无法锁定卫星的位置。这种状况在都市地区发生的机率较高。

GPS如何定位

GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。

GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。

按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。

在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。

在定位观测时，若接收机相对于地球表面运动，则称为动态定位，如用于车船等概略导航定位的精度为30一100米的伪距单点定位，或用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距差分定位，或用于测量放样等的厘米级的相位差分定位（RTK），实时差分定位需要数据链将两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。在定位观测时，若接收机相对于地球表面静止，则称为静态定位，在进行控制网观测时，一般均采用这种方式由几台接收机同时观测，它能最太限度地发挥GPS的定位精度，专用于这种目的的接收机被称为大地型接收机，是接收机中性能最好的一类。目前，GPS已经能够达到地壳形变观测的精度要求，IGS的常年观测台站已经能构成毫米级的全球坐标框架。
全球定位系统（Global Positioning System），是美国从本世纪70年**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。

GPS利用同时收到的四颗卫星信号，可以实时的测出目标位置和速度，以及位移情况。而且同时可以有无限个用户使用，全天候地实现全球导航、定位和授时。最初进入国内市场的GPS作为一种专业工具，多应用于农林水电水、海洋、地质、国防等专业领域，但随着数字化生活的临近，GPS也越来越贴近我们的日常工作与生活。我们今天来对GPS技术做一次简单的普及。


GPS使用指北析解

GPS作为野外定位的最佳工具，在户外运动中有广泛的应用，在国内也可以越来越经常地看见有人使用了。GPS不象电视或收音机，打开就能用，它更象一架相机，你需要有一定的技巧。

　　现在我来谈一下我的一些GPS使用办法和经验，希望其他朋友能继续补充。

　　首先大家要弄清使用GPS时常碰到的一些术语：　　

　　1.坐标（coordinate)

　　有2维、3维两种坐标表示，当GPS能够收到4颗及以上卫星的信号时，它能计算出本地的3微坐标：经度、纬度、高度，若只能收到3颗卫星的信号，它只能计算出2维坐标：精度和纬度，这时它可能还会显示高度数据，但这数据是无效的。大部分GPS不仅能以经/纬度（Lat/Long)的方式，显示坐标，而且还可以用UTM(Universal TransverseMercator)等坐标系统显示坐标但我们一般还是使用LAT/LONG系统，这主要是由你所使用的地图的坐标系统决定的。坐标的精度在SelectiveAvailability（美国防部为减小GPS精确度而实施的一种措施）打开时，GPS的水平精度在100-50米之间，视接受到卫星信号的多少和强弱而定，若根据GPS的指示，说你已经到达，那么四周看看，应该在大约一个足球场大小的面积内发现你的目标的。在SA关闭时（目前是很少见的，但美政府计划将来取消SA)，精度能达到15米左右（GPS性能介绍上说的精度都给的是noSA值，唬人的）。高度的精确性由于系统结构的原因，更差些。经纬度的显示方式一般都可以根据自己的爱好选择，一般有"hddd.支持168论坛d","hddd*mm.mmm""， "hddd*mm"ss.s"""（其中的“*”代表“度”，以下同）地球子午线长是39940.67公里，纬度改变一度合110.94公里，一分合 1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是40075.36公里，北京地区纬在北纬40度左右，纬度圈长为40075*sin(90-40),此地经度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以选定某个显示方式，并把各位数字改变一对应地面移动多少米记住，这样能在经纬度和实际里程间建立个大概的对应。大部分GPS都有计算两点距离的功能，可给出两个坐标间的精确距离。高度的显示会有英制和公制两种方式，进GPS的SETUP页面，设置成公制，这样在其他象速度、距离等的显示也都会成公制的了。

　　2.路标（Landmark or Waypoint）

　　GPS内存中保存的一个点的坐标值。在有GPS信号时，按一下"MARK"键，就会把当前点记成一个路标，它有个默认的一般是象"LMK04"之类的名字，你可以修改成一个易认的名字（字母用上下箭头输入），还可以给它选定一个图标。路标是GPS数据核心，它是构成“路线”(见3)的基础。标记路标是GPS主要功能之一，但是你也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过计算机接口输入GPS，成为一个路标。一个路标可以将来用于GOTO功能（见5）的目标，也可以选进一条路线Route，见3.）作为一个支点。一般GPS能记录500个或以上的路标。

　　3.路线(ROUTE)

　　路线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条"腿"（leg)。常见GPS能存储20条线路，每条线路30条"腿"。各坐标点可以从现有路标中选择，或是手工/计算机输入数值，输入的路点同时做为一个路标 (Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的所有点都是对某个路标的引用，比如你在路标菜单下改变一个路标的名字或坐标，如果某条路线使用了它，你会发现这条线路也发生了同样的变化。可以有一条路线是"活跃"(Activity)的。“活跃”路线的路点是导向(见5)功能的目标。

　　4.前进方向（Heading）

　　GPS没有指北针的功能，静止不动时它是不知道方向的。但是一旦动了起来，它就能知道自己的运动方向。GPS每隔一秒更新一次当前地点信息，每一点的坐标和上一点的坐标一比较，就可以知道前进的方向，请注意这并不是GPS头指的方向，它老人家是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的。不同GPS关于前进方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前进方向，所以除非你已经走了一段并仍然在走直线，否则前进方向是不准确的，尤其是在拐弯的时候你会看到数值在变个不停。方向的是以多少度显示的，这个度数是手表表盘朝上，12点指向北方，顺时针转的角度。有很多GPS还可以用指向罗盘和标尺的方式来显示这个角度。一般同时还显示前进平均速度，也是根据最近一段的位移和时间计算的。

　　5.导向(Bearing)

　　导向功能在以下条件下起作用：

　　1.)以设定"走向"（GOTO）目标。"走向"目标的设定可以按"GOTO"键，然后从列表中选择一个路标。以后"导向"功能将导向此路标。

　　2.)目前有活跃路线(Activity route)。活跃路线一般在设置->路线菜单下设定。如果目前有活动路线，那么"导向"的点是路线中第一个路点，每到达一个路点后，自动指到下一个路点。

　　在"导向"页面上部都会标有当前导向路点名称（"ROUTE"里的点也是有名称的）。它是根据当前位置，计算出导向目标对你的方向角，以与"前进方向 "相同的角度值显示。同时显示离目标的距离等信息。读出导向方向，按此方向前进即可走到目的地。有些GPS把前进方向和导向功能结合起来，只要用GPS的头指向前进方向，就会有一个指针箭头指向前进方向和目标方向的偏角，跟着这个箭头就能找到目标。

　　6.日出日落时间（Sun set/raise time)

　　大多数GPS能够显示当地的日出、日落时间，这在计划出发/宿营时间时是有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间，在山区因为有山脊遮挡，日照时间根据情况要早晚各少半个小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间，在设置(setup)菜单里可以设置本地的时间偏移，对中国来说，应设+8小时，此值只与时间的显示有关。

7.足迹线(Plot trail)
GPS每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上足迹点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。足迹点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式，一般是只记录方向转折点，长距离直线行走时不记点；定时采样可以规定采样时间间隔，比如30秒、一分钟、5分钟或其他时间，每隔这么长时间记一个足迹点。在足迹线页面上可以清楚地看到自己足迹的水平投影。你可以开始记录、停止记录、设置方式或清空足迹线。“足迹”线上的点都没有名字，不能单独引用，查看其坐标，主要用来画路线图(计算机下载路线?)和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Traceback)的功能，使用此功能时，它会把足迹线转化为一条“路线”（ROUTE），路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用足迹线上大的转折点。同时把此路线激活为活动路线，用户即可按导向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线（比如 route0）中，看你GPS的说明书，使用前要先检查此线路是否已有数据，若有，要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去，以免覆盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如"T001"之类，有的GPS定第二条回溯路线时会重用这些名字，这时即使你已经把旧的路线做了拷贝，由于路点引用的名字被重用了，所以路线也会改变，不是原来那条回溯路线了。请查看你GPS的使用说明书，并试用以明确你的情况。有必要的话，对于需要长期保存的TraceBack 路线，要拷贝到空闲路线，并重命名所有路点名字。

　　然后介绍一下GPS的主要使用方法：

　　GPS比较费电池，多数GPS使用四节碱性电池一直开机可用20-30小时，说明书上的时间并不是很准确的，长时间使用时要注意携带备用电池。大部分 GPS有永久的备用电池，它可以在没有电池时保证内存中的各种数据不会丢失。由于GPS在静止时没有方向指示功能，所以同时带上一个小巧的指北针是有用的。标记路标时，GPS提供一个默认的路标名，比如LMK001之类，难于记忆，虽可改成一个比较好记一些的名字，但一是输入不便，用上下箭头选字母很费劲，二是一般只能起很短的英文名字，比如6或9个字母，仍然不好记，同时再带上一个小的录音机/采访机随时记录，是个不错的主意。

　　1.有地图使用

　　GPS与详细地图配合使用时有最好的效果，但是国内大比例尺地图十分难得，GPS使用效果受到一定限制。“万一”你有目的地附近的精确地图，则可以预先规划线路，先做地图上规划，制定行程计划，可以按照线路的复杂情况和里程，建立一条或多条线路（ROUTE），读出路线特征点的坐标，输入GPS建立线路的各条“腿”(legs),并把一些单独的标志点作为路标(Landmark/Waypoint)输入GPS。GPS手工输入数据，是一项相当烦琐的事情，请想一下，每个路标就要输入名字、坐标等20多个字母数字，每个字母数字要按最多到十几次箭头才能出来，哈哈，这就是有人舍得花很多钱来买接线和软件，用计算机来上载/下载数据的原因。带上地图！行进时用一是利用GPS确定自己在地图上的位置，二是按照导向功能指示的目标方向，配合地图找路向目标前进。同时一定要记录各规划点的实际坐标，最好再针对每条规划线路建立另一条实际线路，即可作为原路返回时使用，又可回来后作为实际路线资料保存，供后人使用。

　　2.无图使用这是更为常见的使用方式。

　　1.)使用路点定点：常用于确定岩壁坐标、探洞时确定洞口坐标或其他象线路起点、转折、宿营点的坐标。用法简单，MARK一个坐标就行了。

　　找点：所要找的地点坐标必须已经以路标(landmark/waypoint)的形式存在于GPS的内存中，可以是你以前MARK的点或者是从以前去过的朋友那里得到的数据，手工/计算机上载成的路标数据。按GOTO键，从列表中选择你的目的路标，然后转到“导向”页面，上面会显示你离目标的距离、速度、目标方向角等数据，按方向角即可。

　　2.)使用路线输入路线：若能找到以前去过的朋友记录的路线信息，把它们输入GPS形成线路，或者（常见于原路返回）把以前记录的路标编辑成一条线路。

　　路线导向：把某条路线激活，按照和“找点”相同的方式，“导向”页会引导你走向路线的第一个点，一旦到达，目标点会自动更换为下一路点，“导向”页引导你走向路线的第二个点...若你偏离了路线，越过了某些中间点，一旦你再回到路线上来，“导向目标”会跳过你所绕过的那些点，定为线路上你当前位置对应的下一个点。

　　3.)回溯回溯功能实际是输入线路(route)的一种特殊方法，它在原路返回时十分好使。但有些注意事项，见“7.足迹线”

　　说一下我喜欢的使用方式：

　　首先我把坐标显示格式设为"hddd.支持168论坛d"形式，这样经度最低位数字变1，对应东西向移动了0.85米，纬度最低数字变1，对应南北方向移动了1.1米。另外对于携带一个采访机，标记路标后不改变其默认名字，而是录音记录这个路点名字、时间和地点描述。在一条路线的起始处标记一个路点，清空以前标记的“足迹点”，设置“足迹线”记录方式为自动，一直开机，在路线转折处、有明显地面标志处及其他需要标记处标记(MARK)路标 (Waypoint)，并做录音说明。一直到达营地，标记营地，把用“回溯”功能把当日“足迹线”存成一条线路，并把此线路做拷贝，更名(Rename) 所涉及的个路点，以免此路线被下次“回溯”冲掉，如果并不原路往回返，取消“回溯”路线的被激活状态（回溯路线自动被激活）。再把“足迹点”的形状抄到纸上，关机。第二天出发时，仍然按前一天出发时一样操作。如果是沿原路返回，那么激活前一天设的回溯路线，并结合沿途定的路标点，使用导向功能返回。行程结束，回到城里后，根据录音，把GPS记载的数据整理成线路描述文件保存，以后别人就可以使用这组数据走这条线路了。

　　由于国内大比例尺不宜得到，所以朋友们每次出去玩希望都能带一组正确数据回来，有地图时整理一套地图+实测路线坐标，没地图时整理一套线路描述+实测坐标，发到网上，逐渐积攒起来，形成咱们自己的地理数据库，以后再有朋友走这条线路就可以免除雇向导和迷路之苦。

一叶鸣廊

超级技术学习贴。超赞。功德一件、造福无数。
先收藏了，等换了手机细细学习吧。形式逼着我们学习学习再学习。

自然自然

及时雨啊，好贴先顶在慢慢看。找时间给我们那些不会的培训培训。我们要充电