gps追蹤器組成與硬體結構

2020-12-01 電子發燒友

gps追蹤器組成與硬體結構

發表於 2018-01-19 13:57:14

全球定位系統（Global Positioning System；GPS），是當前全世界最普及的全球導航衛星系統（Global Navigation Satellite System；GNSS），GPS總共放置了多達32顆高度位於地表20200公裡以上的衛星，均勻地分布在六個以55度傾斜於赤道的軌道面上。如此的設計提供高度的全球覆蓋度，並使得幾乎每一位使用者，在沒有任何遮蔽物阻擋訊號的條件下，都可以擁有至少四顆以上的衛星在可視範圍中以供定位之用。

GPS組成部分

GPS系統包括三大部分：空間部分—GPS衛星星座；地面控制部分—地面監控系統；用戶設備部分—GPS信號接收機。

1.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。

2. 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. Springfield）。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。

3.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。接收機硬體和機內軟體以及GPS 數據的後處理軟體包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機後機內電池為RAM存儲器供電，以防止數據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小，重量越來越輕，便於野外觀測使用。其次則為使用者接收器，現有單頻與雙頻兩種，但由於價格因素，一般使用者所購買的多為單頻接收器。

GPS跟蹤器的硬體組成

在國內某大知名購物網站上很方便就能買到GPS跟蹤器，價格從200-400不等。由於大多數GPS跟蹤器都採用廉價的黑色外殼，大家稱它為黑匣子不足為奇。

上圖是一款300元不到的GPS跟蹤器，我們拆開它看看它裡面是什麼東西。

拆開外殼，發現這300塊不到的東西做工還算優良。電路板正面有一張支持GSM網絡的SIM卡，用於通過GPRS傳輸車輛位置數據。SIM卡旁邊是一塊正方形的GPS陶瓷天線。

電路板背面聚集了各個重要模塊。CPU以及GPS晶片都位於電路板背面。此款GPS跟蹤器採用了被廣泛應用於各GPS導航儀上採用的SiRF公司第三代的GPS晶片，在穩定性上還算不錯。CPU方面，廠家宣稱是採用雙核心的工業級CPU。考慮到跟蹤器無需大量的數據處理，實際上其CPU很可能是32bit+8bit的雙核心單片機。由於無法拆開屏蔽罩，我們只能做這樣的推測。

GPS跟蹤器的安裝非常簡單，把跟蹤器引出的引線連接到蓄電池正極和負極即可，具體走線可根據不同的車型而定。此款跟蹤器正極線路上還有一保險絲，在車輛電壓不穩的情況下有效保護GPS跟蹤器。

只要找到了車輛的正負極線路，就能完成跟蹤器的連接。由於要使跟蹤器能夠獲得比較好的GPS信號，我們建議把跟蹤器安裝到前擋風玻璃下的中控臺飾板下方或者空調送風管的附近。

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