全球定位系统(Global Positioning System,GPS)。
是一种以人造地球卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统,它在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS自问世以来,就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。GPS不仅是汽车的守护神,同时也是物流行业管理的智多星。
随着物流业的快速发展,GPS有着举足轻重的作用,成为继汽车市场后的第二大主要消费群体。GPS是美国从20世纪70年代开始研制,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功能的新一代卫星导航与定位系统。
20世纪70年代,美国国防部为了给陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并进行情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,开始研制“导航卫星定时和测距全球定位系统”,简称全球定位系统。
1973年,美国国防部开始设计、试验。
1989年2月4日,第一颗GPS卫星发射成功,到1993年底建成了实用的GPS网,即(21+3GPS)星座,并开始投入商业运营。
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卫星星座已经布设完成。
基本原理
GPS接收器根据从多个GPS卫星接收到的数据来计算自己的位置和时间。每颗卫星都会准确记录其位置和时间,并将该数据发送到接收器。
卫星携带非常稳定的原子钟,原子钟与地面钟同步。每天在地面上保持的任何时间偏差都将得到纠正。同样,卫星位置也非常精确。GPS接收器也有时钟,但它们的稳定性和准确性较差。
由于无线电波的速度是恒定的,并且与卫星速度无关,因此卫星发射信号与接收器接收信号之间的时间延迟与卫星到接收器的距离成正比。接收器必须至少有四颗卫星才能计算出四个未知量(三个位置坐标和与卫星时间的时钟偏差)。
每个GPS卫星连续广播信号(带有调制的载波),该信号包括:
接收者已知的伪随机码(一和零的序列)。通过时间对齐代码的接收方生成版本和接收方测量版本,可以在接收器时钟时间刻度中找到代码序列中定义点(称为历元)的到达时间(TOA)
一条消息,其中包含代码时间段的传输时间(TOT)(以GPS时间标度为单位)和当时的卫星位置
从概念上讲,接收器测量四个卫星信号的TOA(根据其自己的时钟)。接收器从TOA和TOT形成四个飞行时间(TOF)值,这些值(给定光速)大约等于卫星接收器的距离,再加上接收器与GPS卫星之间的时间差乘以光速,称为伪距。然后,接收器根据四个TOF计算其三维位置和时钟偏差。
在实践中,接收器位置(在以地球中心为原点的三维笛卡尔坐标中)和接收器时钟相对于GPS时间的偏移是同时使用导航方程式处理TOF来计算的。
相对于椭球地球模型,接收器的以地球为中心的解决方案位置通常转换为纬度,经度和高度。然后,可以将高度进一步转换为相对于大地水准面的高度,该高度实质上是平均海平面。这些坐标可以例如在运动地图显示器上显示,或者由诸如车辆引导系统的某些其他系统记录或使用。
以上内容参考 百度百科-全球定位系统