GPS原理

2021-01-05 電子產品世界

　　導讀：大家對GPS一定不陌生吧，相信大部分人都使用手機的GPS定位功能把?他能將你的位置精確到3M以內，賊神奇了吧，今天小編帶大家了解GPS的原理。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/276346.htm

　　GPS是全球定位系統的簡稱，在軍事、導航等提高生產力、作業效率、科學水平以及人們的生活質量。主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、 全天候和全球性的導航服務，並用於情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的。

　　美國經過20餘年的研究實驗，耗資300億美元，到1994年3月，全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座己布設完成。

　　GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的幹擾，這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距(PR)：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進位碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航電文。

　　GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複周期一毫秒，碼間距1微秒，相當於300m;P碼頻率10.23MHz，重複周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能相比於前者會更好。

　　Ⅰ：空間部分

　　GPS的空間部分是由24顆衛星組成(21顆工作衛星，3顆備用衛星)，它位於距地表20200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星,並能在衛星中預存的導航信息。GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。

　　Ⅱ： 地面控制系統

　　地面控制系統由監測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位於美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息,並計算衛星星曆、相對距離,大氣校正等數據。

　　Ⅲ：.用戶設備部分

　　用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星，並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後，就可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據，接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算，計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。

　　總結:GPS是通過多個衛星的時延原理計算出衛星裡用戶的距離，結合多個衛星就能精確地判斷用戶的地理位置，計算出用戶所在的地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。其中GPS還可以根據該原理作為導航之用。利用GPS可以作為汽車導航，衛星定位以及軍事情報等用處。

　　以下是關於GPS的一些文章，網友們可以參閱一下：

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