GPS全球定位系統，這個東西是美國人做的。主要分為三部分，地面的控制站，天上飛的衛星，我們手裏的接收器。
簡單的嘮叨
先說裝備。當然大的是美國給我們準備的。
在地面上，有壹個主控制站，當然，在美國本土，在科羅拉多州。三個地面天線和五個監測站分布在世界各地。主要是收集數據，計算導航信息，診斷系統狀態，調度衛星。
天空中有27顆衛星，距離地面20200公裏。在27顆衛星中，24顆正在運行，3顆處於備用狀態。這些衛星已經更新了三代五個型號。衛星發射兩種信號:L1和L2。l 1:1575.42兆赫，L2:1227.60兆赫。衛星上的時鐘使用銫原子鐘或銣原子鐘。以後打算用氫脈澤，比我的表準。
在妳手裏，是接收器。大大小小，各種各樣，有口袋，背包，汽車，輪船，空降等等。常見的手機接收L1信號，還有雙頻接收機，精確定位。
2.關於GPS接收器
GPS現在壹般是12通道，可以同時接收12顆衛星。早期的型號，如GARMIN 45C，是8通道。GPS接收器在接收到三顆衛星的信號時，可以輸出2D(即2D)的數據，只有經度和緯度，沒有高度。如果它接收到超過四顆衛星，它將輸出3D數據，可以提供海拔高度。但是因為地球自身的問題，不是壹個標準的圓，所以在高度數據上有壹些誤差。現在有些GPS接收機內置氣壓計，比如etrex的SUMMIT和VISTA。這些機器要根據兩個通道得到的高度數據合成最終的高度，這樣應該更準確。
當GPS接收機第壹次開啟，或者在起始距離800KM以上最後壹次關閉時，由於接收機中存儲的星歷無法匹配，需要在接收機上重新定位。
GPS接收機應該在開闊可見的天空下使用，所以不能在房子裏使用。手持GPS的精度壹般在10米左右，也就是說壹條路可以分辨是向左走還是向右走。精度主要取決於衛星信號的接收情況，以及天空中能接收信號的衛星分布情況。如果分散幾顆衛星，GPS接收機提供的定位精度會更高。
如果妳有筆記本，如果妳有時要開車去其他地方。那麽這就是最便宜實用的GPS解決方案了。/auction/0/item _ detail-0db 2-2 E8 F9 B9 f 1c 10b 969 a 837 db 2221653d 92 . jhtml
3.定位精度
說到定位精度，就不得不說SA和AS了。
什麽是SA，AS？別急，妳得從頭學起，不然妳不會懂的。
GPS信號有C/A碼和P碼兩種。
C/A碼的誤差為29.3米到2.93米..通用接收機使用C/A碼來計算位置。90年代中期，美國為了自身安全，在信號中加入了SA(選擇性可用性)，使得接收機的誤差增加到了100米左右。2000年5月2日SA取消，所以我們現在的GPS精度應該在20米以內。
P碼的誤差是2.93m到0.293m，是C/A碼的十分之壹。但是，P碼只能由美軍使用。AS(反欺騙)是加在P碼上的幹擾信號。
總之，美國也很累。許多衛星被發射用於軍事定位。然後我覺得不值得，想賺點錢，就開發了民用的信號。準確率不能太高，但是準確率低了大家都會罵人。因為GPS在美國手裏，雖然可以免費使用，但是在其他國家並不實用。前兩天美國對這個區域的GPS信號進行了處理，定位精度變低了。
俄羅斯有自己的衛星定位系統，全球導航衛星系統。歐洲也應該發展自己的定位系統NAVSAT。中國也有自己的衛星定位系統，稱為北鬥，這是壹個雙星系統。只能定位本國及附近地區，目前只供軍方使用。
GPS應用知識2
我今天講的內容很無聊，但是很有用。妳可以拿著它和別人交談。
1.GPS設置
如上次所述，如果是新機器，則獲取GPS進行定位。另外還有壹些設置，比如坐標系、地圖基準、參考方位、公制/英制、數據接口格式等等。
坐標系:通常使用緯度/LON和UTM。LAT/LON的意思是緯度和經度，UTM會把他壹個人留在這裏。
地圖基準面:壹般使用WGS84。
參考方位:也就是北方在哪裏。北方在哪裏？其實有兩個北，磁北和真北(簡稱CB和ZBY)。
指南針指的北方是磁北，北鬥七星指的北方是真北。兩者相差的角度在不同地區是不壹樣的，地圖上的北方就是真北。
公制/英制:自己選。我將使用公制。
數據接口格式:這個需要詳細討論。GPS可以輸出實時定位數據供其他設備使用，這就涉及到數據交換協議。現在幾乎所有的GPS接收機都遵循國家海洋電子協會規定的標準規範，該規範規定了所有海洋電子儀器之間的通信標準，包括數據傳輸的格式和數據傳輸的通信協議。NMEA協議有三種:0180、0182和0183。0183可以認為是前兩者的超集，現在已經廣泛使用。0183有好幾個版本，是V1.5 V2.1。所以如果妳想把妳的GPS接收機和筆記本裏的通用GPS導航程序連接，比如OZIEXPLORER和我的GPS接收機，妳應該選擇NEMA V2.0以上的協議，NMEA規定的通信速度是4800 b/s，現在有些接收機也能提供更高的速度，但是說實話，沒用，4800就夠了。
比如GARMIN就有自己的mapsource軟件。為了防止其他品牌的GPS使用這個軟件，它設計了壹個私有的GARMIN協議。只有GARMIN的機器可以輸出這個數據，而MAPSOURCE只能接收GARMIN協議，所以MAPSOURCE只能被GARMIN的機器使用，而且會被擊倒！！！
2.緯度和經度的表示
再來說說數據表示。壹般GPS得到的數據是經緯度。緯度和經度可以用多種方式表示。
1.)ddd.ddddd，度的小數部分。學位(5位數字)
2.)ddd.mm.mmm，度的小數部分。壹分鐘。分鐘(3位數)
3.)ddd.mm.ss，度。分鐘。秒
不是所有的GPS都有這些顯示。我的GPS315只能選第二第三。
曾經有多遠？如果妳問，那就太業余了。
在緯度/LON坐標系中，緯度是均勻分布的，從南極到北極***180緯度。地球的直徑是12756KM，周長是12756*PI，緯度是12756×PI/360 = 11.133km(明確壹下，不準確)。
經度不是這樣的。只有當緯度為零時，即在赤道上，經度之間的距離為111.319km。隨著緯度的增加，經度越來越近，最後遇到了南北極。想想吧？所以經度的單位距離與確定經度的緯度密切相關。簡單的公式是:
經度1長度= 111.413 cosφ，在緯度φ。(這個公式也不準確，當傻子也行。)
問題:北京的經度是119度，緯度是40度。經緯度的單位是什麽？
答案:單位緯度111.133km單位經度11.413×COS 40 = 85.347km。
講這個的目的是為了容易理解經緯度的表示。
1.)ddd.ddddd，在北京，緯度最後壹位小數位增加了1。妳實際去了多少？約1.1M
經度的最後壹個小數位增加1。妳到底走了多少？約0.85米
2.)ddd.mm.mmm，在北京，緯度最後壹位小數增加了1。妳實際去了多少？約1.85米
經度的最後壹個小數位增加1。妳到底走了多少？約1.42米
3.)ddd.mm.ss，在北京，緯度每秒增加1。妳到底走了多少？約30.9米
經度每秒增加1。妳實際走了多少？約23.7米
今天說的並不是壹個準確的公式，估計大概數字壹般沒問題。
GPS導航技術的新進展
美國的全球定位系統(GPS)導航衛星正在逐步現代化。從美國空軍的導航設備開始，GPS在程俊民逐漸發展成為壹項重要的兩用技術。全球定位系統的精確定位和定時信息已成為種軍民在全世界使用、科學研究和商業活動的重要資源。
GPS衛星的發展和信號的改善自1978年GPS導航衛星發射以來，其類型從第壹、二、二A批發展到第二R批。ⅰ、ⅱ、ⅱA批有40顆衛星，由羅克韋爾公司制造，ⅱR批有20顆衛星由洛克希德·馬丁公司制造。波音公司在1996收購了羅克韋爾的航空航天和國防業務，目前正在制造33顆更先進的II F批次衛星。美國仍在考慮開發使用點波束的新壹代全球定位系統衛星(GPS-ⅲ)。
GPS從1994全面運行以來，改進工作壹直在進行中。這是因為民用用戶要求GPS具有更好的抗幹擾和幹擾性能，更高的安全性和完整性；軍方要求衛星發射更大功率和與民用信號分離的新型軍用信號；對於具有GPS導航的“智能”武器，更重要的是加快信號獲取速度。
民用GPS導航精度迄今為止最大的提升發生在2000年5月2日，美國停止了故意降低民用信號的性能(稱為選擇性可用性，即S/A)。在S/A工作時，民用用戶99%的時間精度只有100米。但切斷S/A後，導航精度提高，95%的位置數據可以落在半徑6.3米的圓內。
GPS衛星發送兩種碼:粗捕獲碼(C/A碼)和精捕獲碼(P碼)。前者為民用，後者僅限於美國軍方及其盟友和美國政府批準的用戶。這些碼采用擴頻調制，以兩種不同的頻率發射:L1頻段以1575.42 MHz發射C/A和P碼；而L2頻段只傳輸1227.6 MHz的P碼。
GPS衛星導航能力最顯著的改進將始於2003年洛克希德·馬丁公司第壹批ⅱR-M(改進型ⅱR)衛星的發射。ⅱR-M衛星將發射增強型L1民用信號和新L2民用信號和軍用碼(M碼)。進壹步的改進將在2005年波音ⅱF衛星發射時開始。除增強的L1、L2民用信號和M碼外，ⅱF衛星將在1176.45 MHz增加第三個民用信號(L5)。在ⅱF推出之前，M碼會從開發型過渡到工作型。由於發射導航衛星星座還需要壹段時間，因此需要18顆L2民用信號和M碼衛星才能在2007年達到在軌完全運行能力。由18顆衛星組成的第三個民用信號(L5)的星座預計要到2011才能發射。
之後，美軍將獲得壹種抗幹擾能力增強的新信號——m碼。它可以發送更多的電力，而不會幹擾民用接收器。m代碼還賦予了軍方幹擾敵人使用信號的新能力，但其細節是保密的。
L2民用信號，第二種民用信號，稱為L2C，使民用用戶能夠補償大氣傳輸的不確定性誤差，從而將民用導航精度提高到3 ~ 10米。美國軍方及其盟友壹直擁有這種能力，因為他們從壹開始就可以接收到L1和L2中的P代碼。
L2的設計限制是它必須與新的M代碼兼容。為了避免對軍用L2 P(Y)接收機的任何損壞，新的民用L2應該具有與現有C/A碼相同的功率和頻譜形狀。這裏，括號中的Y代碼是P代碼的加密類型。事實上，民用L2信號將比現有的L1 C/A信號低2.3 dB。為了快速捕獲非常微弱的信號，現代多相關器技術將克服低功率的問題。
GPS衛星發射的信號必須現代化，同時保持向後兼容性。組合的民用信號和軍用信號必須放置在現有的頻帶中，並具有足夠的隔離度，以防止相互幹擾。美國決定將C/A碼信號放在L1頻段和民用的新L2頻段中間，同時保留Y碼信號。
m碼會采用分裂頻譜調制方式，將大部分功率放在分配的頻段邊緣附近。抗幹擾能力主要來自於不幹擾C/A碼或Y碼的接收機強大的發射功率。
M碼信號的安全性設計基於下壹代密碼技術和新的密鑰結構。為了進壹步區分軍用和民用代碼，衛星將為M代碼提供單獨的射頻鏈路和天線孔徑。當衛星可以工作時，每個衛星可以在每個載頻上發射兩個不同的M碼信號。即使同壹顆衛星以相同的載頻發射，信號在載波、擴頻碼、數據信息等方面也會有所不同。
m碼將由二進制偏移載波(BOC)信號調制，副載波頻率為10.23 MHz，擴頻速率為每秒5.115百萬擴頻比特，故稱為BOC(10.23，5.115)調制。由於BOC (10，5)調制是從Y和C/A碼信號中分離出來的，因此可以用更大的功率發射，而不會降低Y或C/A碼接收機的性能。Boc (10，5)對C/A碼信號的幹擾不敏感，與用於擴頻調制的二進制序列結構難以區分。
L5將位於960 ~ 1215 MHz頻段，該頻段已被DME/TACAN導航臺和軍用數據鏈(Link 16)廣泛使用，但只會幹擾中歐和美國高空飛行的飛機。美國計劃在L5 9 MHz內重新分配DME頻率，使L5信號在美國所有高度都能很好地接收。
壹些新的抗幹擾技術
由於GPS衛星發射的導航信號微弱，且以固定頻率發射，軍用GPS接收機容易受到敵方幹擾。
美國國防高級研究計劃局(DARPA)正在開發壹種新的抗幹擾方法，利用戰場上空的無人機創建偽GPS星座，使其信號功率超過敵方幹擾信號。
所謂偽衛星，就是將GPS導航信號發射器安裝在飛機上或地面上，代替GPS衛星進行導航。DARPA將無人機用作偽衛星的研究被稱為GPX偽衛星概念，旨在使己方部隊在受幹擾的戰場環境中具有精確的導航能力。該方法是由飛行中的無人機上的四顆偽衛星廣播大功率信號，從而在戰場區域上空創建壹個人造GPS星座。4架“獵人”無人機可以覆蓋300平方公裏的戰區。
只要改變現有GPS接收機的軟件，就可以使用偽衛星傳輸的信號。當用實際的GPS星座導航時，接收機需要知道衛星的位置，即星歷表，因此偽衛星概念的挑戰是用可用的低數據速率信息告訴接收機四個移動偽衛星的位置。因此，DARPA和Collins設計者的關鍵任務是在可用的50比特/秒信息中發送偽衛星星歷。無人機的穩定性相當好，不會像戰鬥機壹樣機動；但是任何動作都會讓位置有點不確定。所以相對於利用衛星星座導航，總定位誤差會增加20%左右。DAPRA已經在海拔7500米的公務機和海拔約3000米的獵人無人機上用於測試單顆偽衛星，導航精度從使用真實衛星時的2.7米下降到4.3米。
當然，偽衛星不壹定都是機載的，也可以采用地面和機載發射機混合的方案。在地面設置壹些偽衛星的缺點是覆蓋範圍減小，但導航精度提高。為了克服幹擾，偽衛星可以發射100瓦的信號，這使得地面接收機處的信號強度比來自衛星的信號強度增加了45分貝。
諾斯羅普·格魯曼公司正在開發壹種改進的GPS接收機，可以提供30 ~ 40分貝的抗幹擾能力。這種被稱為“抗幹擾自主完好性監測外推”的抗幹擾方法，將通過慣導和GPS接收機在載波相位級的全耦合來實現。全耦合濾波器會減少GPS跟蹤環路的帶寬，從而減少幹擾信號進入GPS接收機的機會。
柯林斯公司和洛克希德·馬丁公司為JASSM空地導彈聯合研制的G-STAR高抗幹擾GPS接收機采用調零和波束控制的方法。接收機重11.3 kg，使用時空適配器。當適配器檢測到威脅時，它會將其信號調整為零，並增加衛星發射導航信號方向的增益。
這種抗幹擾技術是以數字方式實現的，所以稱為數字波束形成器。它比常規的模擬調零方法更精確，同時可以將接收機的波束調整到可用的導航衛星上。在數字信號處理中，可以通過動態移動零點位置來消除噪聲，可以增加增益，並且可以通過6元天線陣列來控制波束。
民用GPS接收機也有抗幹擾問題，但民用GPS接收機的用戶更關心的是無意幹擾。無意幹擾基本上是寬帶型的，不同於幹擾機把功率集中在GPS頻率上。與軟件密切相關的數字信號處理方法在處理寬帶幹擾方面是理想的。
美國電輻射(ERI)公司指出，常規的抗幹擾方法是使用相控陣天線組成的調零天線，不僅增加了重量，而且成本很高。然而，在接收機上實現的抗幹擾技術通常只具有有限的抗幹擾能力，或者是專門為應對某種幹擾而設計的。
這家公司開發了壹種幹擾抑制設備(ISU ),可以有效地處理所有已知類型的幹擾。它不需要昂貴和笨重的天線，並且可以以低成本和高效的方式添加到新的和現有的GPS接收機中，既適合軍用又適合民用。
這種幹擾抑制設備包括貼片天線和電子設備，可以插入任何GPS接收機天線接口，以抑制寬帶噪聲和窄帶幹擾。它將GPS接收機的抗寬帶噪聲能力提高了20分貝，抗窄帶幹擾能力提高了35分貝。
GPS在飛機著陸中的應用
美國海軍試飛員駕駛了F/A-18飛機，並使用GPS系統在羅斯福號航空母艦上進行了首次自動著陸。據說這個系統的性能相當於或者超過了現在的自動著陸系統。
美國海軍正在研發的著艦系統是雷神聯合精確進場與著艦系統(JPALS)的海軍型號，在JPALS的基礎上進行了改進。根據美國空軍的合同，雷神公司正在為所有軍用飛機開發JPALS系統。該系統將采用本地差分GPS校正，為陸地機場的固定翼飛機和旋翼機提供I類和II類儀表進近。
美國海軍主導的艦載GPS(SRGPS)系統將取代艦載塔康系統。它將增加壹個單向低截獲概率(LPI)數據鏈接到JPALS，為飛機提供370海裏內的船位。
在92.5km的半徑內，雙向LPI數據通信將通過采用類似於民航空中交通管制(ATC)現代化計劃中使用的位置報告，使航母跟蹤多達100架飛機。
隨著SRGPS的安裝，航母和其他船只將能夠更隱蔽地接觸飛機，而不使用塔康系統和壹次或二次雷達信號，並最大限度地減少語音通信。與塔康15赫茲的更新速率相比，LPI鏈路將以非常低的數據速率(0.2赫茲)工作。
FAA的GPS廣域增強系統(WAAS)的開發由於反復出現的問題而被推遲。該系統由雷神公司制造，試圖通過赤道上空的地球同步通信衛星向GPS用戶傳輸完整性預警信息、差分修正等數據，以提高GPS的導航精度，滿足I類進近的要求。
WAAS最初的計劃是在1999 12開始為期60天的試用，然後在2000年末投入使用。但這些測試在2000年6月5438+10月因為信號中斷和虛警率高而被取消。然而，WAAS表明其精度可以達到3米，遠好於測試所需的7.6米，因此其開發工作仍在繼續。預計通過安全認證的WAAS將於2003年初投入運行。
WAAS使用日期的推遲也可能對隨後的本地增強系統(LAAS)產生影響，該系統將為機場提供精確的全球定位系統儀器進場能力和跟蹤地面滑行飛機的能力。LAAS計劃於2002年在美國46個壹級機場和114個二/三級機場投入使用。聯邦快遞公司的壹架波音727-200貨機在商業運營中率先使用了具有LAAS能力的衛星著陸系統(SLS)進行精確進近。
GPS小型化及其在炮彈制導中的應用
隨著GPS/慣性制導系統成本和體積的降低，現在甚至有些炮彈也會采用GPS/慣性制導。IEC開發了壹種用於炮彈制導的微型GPS接收機，安裝在美國海軍和陸軍火箭推進的127mm炮彈的頂端。這種GPS接收機能承受炮彈發射時超過12500g的過載，並能快速截獲GPS信號。該接收機采用快速截獲/直接Y碼處理，可在不到6秒的時間內截獲信號，跟蹤多達8顆衛星。為了抑制幹擾信號，它被設計成與慣性測量裝置緊密配合，並采用壹些窄帶跟蹤環路技術。其制導系統中的慣性傳感器采用矽微機電系統(MEMS)技術，因此體積小，成本低。為了緩解GPS時鐘振蕩器在長期存儲中相位不穩定的問題，采用先進的相關器，通過GPS信號的時域搜索和數據變換，搜索時鐘振蕩器引起的不確定性，從而直接捕獲Y碼。