問：什么是GPS?

答：GPS是英文Global Positioning System的縮寫，意即定位系統。定位系統是利用導航衛星進行測時和測距，使在地球上任何地方的用戶，都能計算出他們所處的方位。當前有兩個公開GPS系統可以利用。一是NAVSTAR系統，由美國研制，歸美國管理和操作，一是GLONASS系統，為俄聯邦所擁有。因為通常首先可利用的是NAVSTAR系統，故又將這一衛星定位導航系統簡稱為GPS。

GPS定位系統工程浩繁、耗資巨大，是美國投資100多億美元而建立的，被稱為繼阿波羅飛船登月和航天飛機之后的第三大航天工程。它是在子午儀衛星系統的基礎上發展起來的，這個系統歷經二十年的開發，終于在1993年6月26日全部建成。

GPS是美國發射的24顆衛星組成的定位、導航及授時系統。這24 顆衛星分布在高度為2萬公里的6個軌道上繞地球飛行。每條軌道上擁有4顆衛星， 在地球上任何一點，任何時刻都可以同時接受到來自4顆衛星的信號。也就是說GPS的衛星所發射的空間軌道信息覆蓋著整個地球表面。

前蘇聯(U.S.S.R)早在1982年就開始建立自己的衛星定位系統GLONASS。后來，俄羅斯繼續執行這一系統工程計劃，到1995年已完成建成。目前這套衛星導航系統只由俄羅斯控制使用，未向提供服務。歐洲聯盟考慮到衛星定位導航系統的應用前景，也打算建立他們自己的衛星定位導航系統。目前德俄已聯合生產了可以同時接收美國GPS服務和蘇聯GLONASS信號的衛星定位接收器。當前世界各國對衛星定位導航 (Navigation)這一*都非常重視，認為其對導航定位和大地勘測技術是一場革命，其民用潛力相當巨大，經濟效益相當可觀。

GPS系統的特點

1、 ，全天候工作：能為用戶提供連續，實時的三維位置，三維速度和精密時間。不受天氣的影響。

2、 定位精度高：單機定位精度優于10米，采用差分定位，精度可達厘米級和毫米級。

3、 功能多，應用廣：隨著人們對GPS認識的加深，GPS不僅在測量，導航，測速，測時等方面得到更廣泛的應用，而且其應用領域不斷擴大。

GPS應用

GPS系統原是美國為其星球大戰計劃而建立的，其作用是為美在的艦船、飛機導航并指揮。海灣戰爭期間，GPS系統尚未*建成，初步使用已顯神威。后來，隨著1993年GPS太空衛星網的*建成，其應用領域不斷擴大，而且美國1994年宣布在10年內向免費提供GPS定位系統的使用權，使世界各國都在爭相利用這一系統。　

由于GPS接收機技術的發展，超大規模芯片的應用，使接收機成本不斷下降。而且GPS的應用，也帶來很好的經濟效益和社會效益，故現在也已廣泛應用于航海、航空、科學研究、交通運輸、石油勘探、地形測量以及商業、旅游業等一切行業，甚至要滲透到個人生活的各個方面。它可以準確測定用戶的三維位置、三維速度，并給出精確的時間基準。由于GPS具有定位精度高、使用范圍廣、可全天候應用、用戶設備簡單等優點，因此被認為是當前定位導航設備中最重要的發展。

問：為什么中海達的GPS接收機都為12通道（通道：為儀器的GPS衛星接收路徑，通道越多表明可同時接收的衛星數越多），相比8通道接收機有何優勢？

答：優勢是顯而易見的，通道越多表明可同時接收的衛星數越多，定位精度越可靠，對于采用GPS相對定位的技術而言是至關重要的，因為相對定位的精度取決與多臺GPS接收機同步觀測衛星數目，目前天空的可見衛星數在約50%的時間內都大于8顆，對于8通道接收機想要使用可見通道外的衛星作為同步觀測衛星是無能為力的。

問：中海達公司產品更新或升級時間如何確定？

答：軟件可根據用戶提供的建議作參考進行適度的修正，更新速度較快，可與網上更新；硬件視國際上的同類產品更新換代的速度來確定。

問：中海達公司的軟件將來可以做成通用的軟件嗎?

答：可以,目前我們正著手于現有軟件配套的不同版本的資源文件的開發,主要有繁體中文、英文版,很快將會有對應的語言版本的測量軟件推出，會有更多的用戶使用上我們的軟件。

問：GPS系統的組成是什么？

答：GPS系統包括以下三大部分：

（1）GPS衛星（空間部分）；（2）地面支撐系統（地面監控部分）；（3）GPS接收機（用戶部分）。

GPS系統利用無線電傳輸特性來定位。和過去地面無線導航系統所不同的是，它由衛星來發射定時信號、衛星位置和健康狀況信息，故具有發射信號能覆蓋和定位精度高的優點。系統中所有衛星構成GPS系統的空間部分。 衛星由地面站（地面監控部分）監測和控制，它監測衛星健康狀況和空中定位精度。定時向衛星發送控制指令、軌道參數和時間改正數據。

用戶裝有GPS接收機，用來接收衛星發來的信號。GPS接收機中裝有專用芯片，用來根據衛星信號計算出定位數據。用戶并不需要給衛星發射任何信號，衛星也不必理會用戶的存在，故系統中用戶數量沒有限制。具有GPS接收機的用戶就構成系統的用戶部分。

一、GPS空間部分

GPS空間部分包括由二十四顆衛星組成的星座。衛星高度為20200公里，運行周期12小時。衛星分布在六條升交點相隔60度的軌道面上，軌道傾角為55度；每條軌道上分布四顆衛星，相臨兩軌道上的衛星相隔40度，使得在地球上任何地方至少同時可看到四顆衛星。具有這樣軌道參數的衛星，其發射信號能覆蓋地面面積38%。衛星運行到 軌道的任何位置上，它對地面的距離和波束覆蓋面積基本不變。同時在波束覆蓋區域內，用戶接收到的衛星信號強度近似相等。這對提高定位精度十分有利。使能在任何地方、任何惡劣的氣候條件下，為用戶提供二 十四小時不間斷的免費服務。

二、GPS地面監控部分

地面監控部分包括1個主控站、3個注入站和5個監測站。主控站位于美國科羅拉多的斯平士（Colorado Springs）的聯合空間執行中心（CSOC），三個注入站分別設在大西洋、印度洋和太平洋的三個美事基地上，即大西洋的阿松森（Ascension）島、印度洋的狄哥?伽西亞(Diego Garcia)和太平洋的卡瓦加蘭(Kwajalein),五個監測站設在主控站和三個注入站以及夏威夷島。

監測站的主要任務是對每顆衛星進行觀測，精確測定衛星在空間的位置，向主控站提供觀測數據。每個監測站還配有GPS接收機，對每顆衛星連續不斷地進行觀測，每6秒進行一次偽距測量和積分多普勒觀測，并采集與氣象有關數據。監測站受主控站的控制，定時將觀測數據送往主控站。

主控站擁有大型電子計算機，作為數據采集、計算、傳輸、診斷、編輯等功能的主體設備。它實現下列功能：

• 采集數據：主控站采集各個監測站所測得的偽距和積分多普勒觀測值、氣象要素、衛星時鐘和工作狀態數據，監測站自身的狀態數據，以及水面兵器中心發來的參考星歷。
• 編輯導航電文：根據采集到的全部數據計算出每顆衛星的星歷、時鐘改正數、狀態數據以及大氣改正數，并按一定格式編輯為導航電文，傳送到注入站。
• 診斷功能：對整個地面支撐系統的協調工作進行診斷；對衛星的健康狀況進行診斷，并加以編碼向用戶指示。
• 調整衛星：根據所測的衛星軌道參數，及時將衛星調整到預定軌道，使其發揮正常作用。而且還可以進行衛星調度，用備份衛星取代失效的工作衛星。

主控站將編輯的衛星電文傳送到位于三大洋的三個注入站，而注入站通過S波段微波鏈路定時地將有關信息注入各個衛星，然后由GPS衛星發送給廣大用戶，這就是所用的廣播星歷。

三、GPS用戶部分

用戶部分包括用戶組織系統和根據要求安裝相應的設備，但其中心設備是GPS接收機。它是一種特制的無線電接收機，用來接收導航衛星發射的信號，并以此計算出定位數據。根據不同性質的用戶和要求的功能，要配置不同的GPS接收機。其結構、尺寸、形狀和價格也大相徑庭。例如：航海和航空用的接收機，要具有與存有導航圖等資料的存儲卡相接口的能力；測地用的接收機就要求具有很高的精度，并能快速采集數據；軍事上用的，要附加密碼模塊，并要求能高精度定位。

GPS接收機種類雖然很多，但它的結構基本一致。分為天線單元和接收單元兩部分。天線單元由接收天線和前置放大器組成。常用的天線形式有：定向天線、偶極子天線、微帶天線、線螺旋天線、圓螺旋天線等。前置放大器直接影響接收信號的信噪比。要求噪聲系數小、增益高和動態范圍大。現時一般都采用FET放大器。接收單元包括有：信號通道、存儲、計算與顯示控制及電源等部件。信號通道的主要功能是接收來自天線的信號，經過變頻、放大、濾波等一系列處理，實現對GPS信號的跟蹤、鎖定、解調、檢出導航有關信息。根據需要，可設計成1至12個通道，以能接收多個衛星信號。其它幾個部件的作用，主要是：根據收到的衛星星歷、偽距觀測數據，計算出三維坐標和速度；進行人機對話、輸入各種指令、控制屏幕顯示等。

問：GPS系統的工作原理是什么？

答：GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能準確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那么A點一定是位于以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前后兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能精確進行定位。 以上所說，要實現精確定位，要解決兩個問題：

其一是要確知衛星的準確位置；

其二是要準確測定衛星至地球上我們所在地點的距離。下面我們看看怎樣來做到這點。

怎樣確知衛星的準確位置

要確知衛星所處的準確位置。首先，要通過深思熟慮，優化設計衛星運行軌道，而且，要由監測站通過各種手段，連續不斷監測衛星的運行狀態，適時發送控制指令，使衛星保持在正確的運行軌道。將正確的運行軌跡編成星歷，注入衛星，且經由衛星發送給GPS接收機。正確接收每個衛星的星歷，就可確知衛星的準確位置。

這個問題解決了，接下來就要解決準確測定地球上某用戶至衛星的距離。衛星是遠在地球上層空間，又是處在運動之中，我們不可能象在地上量東西那樣用尺子來量，那么又是如何來做的呢？

如何測定衛星至用戶的距離

我們過去都學過這樣的公式：時間X速度=距離。我們也從物理學中知道，電波傳播的速度是每秒鐘三十萬公里，所以我們只要知道衛星信號傳到我們這里的時間，就能利用速度乘時間等于距離這個公式，來求得距離。所以，問題就歸結為測定信號傳播的時間。

要準確測定信號傳播時間，要解決兩方面的問題。一個是時間基準問題。就是說要有一個精確的時鐘。就好比我們日常量一張桌子的長度，要用一把尺子。假如尺子本身就不標準，那量出來的長度就不準。另一個就是要解決測量的方法問題。

時間基準問題

GPS系統在每顆衛星上裝置有十分精密的原子鐘，并由監測站經常進行校準。衛星發送導航信息，同時也發送精確時間信息。GPS接收機接收此信息，使與自身的時鐘同步，就可獲得準確的時間。所以，GPS接收機除了能準確定位之外，還可產生精確的時間信息。

測定衛星信號傳輸時間的方法

為了避免采用過多的技術術語，我們先作一個不太恰當的比喻。我們在所處的地點和衛星上同時啟動錄音機來播放“東方紅”樂曲，那么，我們應該能聽到一先一后兩支“東方紅”的曲子（實際上，衛星上播放的曲子，我們不可能聽見，只是假想能夠聽到），但一定是不合拍的。為了使兩者合拍，我們延遲啟動地上錄音機的時間。當我們聽到兩支曲子合拍時，啟動錄音機所延遲的時間就等于曲子從衛星傳送到地上的時間。當然，電波比聲波速度高得多，電波也不能用耳朵來接收。所以，實際上我們播送的不是“東方紅”樂曲，而是一段叫做偽隨機碼的二進制電碼。延遲GPS接收機產生的偽隨機碼，使與接收到衛星傳來的碼字同步，測得的延遲時間就是衛星信號傳到GPS接收機的時間。至此，我們也就解決了測定衛星至用戶的距離。當然，上面說的都還是十分理想的情況。實際情況比上面說的要復雜得多，所以我們還要采取一些對策。例如：電波傳播的速度，并不總是一個常數。在通過電離層中電離子和對流層中水氣的時候，會產生一定的延遲。

一般我們這可以根據監測站收集的氣象數據，再利用典型的電離層和對流層模型來進行修正。還有，在電波傳送到接收機天線之前，還會產生由于各種障礙物與地面折射和反射產生的多徑效應。這在設計GPS接收機時，要采取相應措施。當然，這要以提高GPS接收機的成本為代價。原子鐘雖然十分精確，但也不是一點誤差也沒有。GPS接收機中的時鐘，不可能象在衛星上那樣，設置昂貴的原子鐘，所以就利用測定第四顆衛星，來校準GPS接收機的時鐘。我們前面提到，每測量三顆衛星可以定位一個點。利用第四顆衛星和前面三顆衛星的組合，可以測得另一些點。理想情況下，所有測得的點，都應該重合。但實際上，并不*重合。利用這一點，反過來可以校準GPS接收機的時鐘。測定距離時選用衛星的相互幾何位置，對測定的誤差也不同。為了精確的定位，可以多測一些衛星，選取幾何位置相距較遠的衛星組合，測得誤差要小。在我們提到測量誤差時，還有一點要提到，就是美國的SA政策。美國政府在GPS設計中，計劃提供兩種服務。一種為標準定位服務（SPS），利用粗碼（C/A）定位，精度約為100m，提供給民用。另一種為精密定位服務（PPS），利用精碼（P碼）定位，精度達到10m，提供給和特許民間用戶使用。由于多次試驗表明，SPS的定位精度已高于原設計，美國政府出于對自身安全的考慮，對民用碼進行了一種稱為“選擇可用性SA(Selective Availability)”的干擾，以確保其系統具有的有效性。由于SA通過衛星在導航電文中隨機加入了誤差信息，使得民用信號C/A碼的定位精度降至二維均方根誤差在100米左右。

采用差分GPS技術(DGPS)，可消除以上所提到大部分誤差，以及由于SA所造成的干擾，從而提高衛星導航定位的總體精度，使系統誤差達到10到15米之內。

GPS技術的錯差

在GPS定位過程中，存在三部分誤差。一部分是對每一個用戶接收機所共有的，例如：衛星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等；第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶接收機所固有的誤差，例如內部噪聲、通道延遲、多徑效應等。利用差分技術部分誤差可*消除，第二部分誤差大部分可以消除，這和基準接收機至用戶接收機的距離有關。第三部分誤差則無法消除，只能靠提高GPS接收機本身的技術指標。對美國SA政策帶來的誤差，實質上它是人為地增大前兩部分誤差，所以差分技術也相應克服SA政策帶來的影響。

差分GPS技術消除公共誤差原理

假如在距離用戶500公里之內，設置一部基準接收機。它和用戶接收機同時接收某一衛星的信號，那么我們可以認為信號傳至兩部接收機所途經電離層和對流層的情況基本是相同，故所產生的延遲也相同。由于接收同一顆衛星，故星歷誤差、衛星時鐘誤差也相同。若我們通過其它方法確知所處的三維座標（也可以用精度很高的GPS接收機來實現，其價格比一般GPS接收機高得多），那就可從測得偽距中，推算其中的誤差。將此誤差數據傳送給用戶，用戶就可從測量所得的偽距中扣除誤差，就能達到更精確的定位。

問：常用的GPS應用于哪些領域？

答：最近幾年，越來越多普通消費者買得起的GPS接收器出現了。隨著技術的進步，這些設備的功能越來越完善，幾乎每月都有新的功能出現，但價格在下跌，尺寸也越來越小了。兩三年前GPS設備還像藝術品一樣令人望而卻步，而現在消費者終于可以擁有一款夢想已久的GPS接收器了，還帶有以前做夢也想不到的很多*的功能。

消費類GPS手持機的價格從幾百元到幾千元不等，它們基本上都有12個并行通道和數據功能。有些甚至能與便攜電腦相連，可以上傳/下載GPS信息，并且使用精確到街道級的地圖軟件，可以在PC的屏幕上實時跟蹤你的位置或自動導航。

GPS應用于導航

主要是為船舶，汽車，飛機等運動物體進行定位導航。例如：

• 船舶遠洋導航和進港引水
• 飛機航路引導和進場降落
• 汽車自主導航
• 地面車輛跟蹤和城市智能交通管理
• 緊急救生
• 個人旅游及野外探險
• 個人通訊終端（與手機，PDA，電子地圖等集成一體）

GPS應用于授時校頻

• 電力，郵電，通訊等網絡的時間同步
• 準確時間的授入
• 準確頻率的授入

GPS應用于高精度測量

• 各種等級的大地測量，控制測量
• 道路和各種線路放樣
• 水下地形測量
• 地殼形變測量，大壩和大型建筑物變形監測

GIS應用

• 工程機械（輪胎吊，推土機等）控制
• 精細農業

我國的GPS應用發展勢頭迅猛，短短幾年，GPS在我國的應用已從少數科研單位和部門迅速擴展到各個民用領域。

下面介紹一些現在的GPS接收器。

1、汽車導航儀

計算機和通信的發展使人們的生活更加快捷、輕松，汽車導航和移動辦公已風靡，并逐漸成為現代社會中*的部分。在日本、美國等國家，為了方便用戶，很多汽車制造商在車輛出廠時就裝配了導航和移動辦公設備。在我國，類似產品的研制工作剛剛起步。

汽車導航儀是集計算機、通信導航、地圖信息為一體的高科技產品，通常它都具備筆記本PC的基本功能，可以方便地駁接網絡、發送和數據通信；并且內置GPS接收器，提供GPS天線接口，裝載定位導航軟件，利用接收到的GPS衛星信號為車輛提供全天候、全時域位置信息，并可以在屏幕上顯示當時車輛運行情況。用戶可以預先自定義行進路線、路旁標記和航路點，保存預先設定的路線或已走過的路線，以便再次查詢。通過查詢電子地圖，用戶能了解某地區的地理環境和交通狀況，增加對未來旅途的預測，當發現了一些原地圖中沒有的道路，可以通過“記錄新路”來更新地圖。

2、GPS手持機

GPS手持機是利用GPS基本原理設計而成的，體積小巧、攜帶方便、獨立使用的全天候實時定位導航設備。好的手持機的條件是：靈敏度高，存貯量大，外部接口齊全。

GPS手持機按用途可分為陸用型、空用型、海用型。圖2是一款陸用型GPS手持機。陸用型一般沒有內置地圖，主要利用航路點記錄，選擇相應航路點可自動生成路線。內置天線使得機型小巧，它是應用的GPS設備；空用型提供空域圖和地域圖，靈敏度*，適用于在高速行進的飛機中定位；海用型內置海圖，超大屏幕，提供可固定在船體上的配套支架和天線。

隨著科技的不斷進步，GPS接收機制作得越來越精致，右面是款卡西歐手表式GPS，是日本卡西歐公司在2000年9月發布的GPS產品“Satellite Navi PRT-2GP”，這款產品僅重84克，可以通過GPS衛星來準確定位佩帶者的位置，也可以與計算機終端進行數據交換。

問：GPS的常用術語有哪些？

如果你準備擁有一臺GPS接收機，了解下面的常識非常必要。

常用術語

1、坐標

描述你的位置的一組數值，一般有緯度（北或南）和經度（東或西）。UTM坐標系以米為單位測量你離赤道（北或南）和本初子午線（東或西）的距離。另外一個坐標系MGPS（Military Grid Reference Sy stem）也基于UTM，但是把UTM坐標分隔得更細了，它只用在的GPS接收器上。

2、2維和3維坐標

你的平面位置，例如經度和緯度，稱做2維坐標，至少需要3顆GPS衛星的數據來定位2維坐標。如果因為樹木、山峰或建筑物擋住了衛星，你可能只能得到2維坐標。 緯度、經度和速度稱為3維坐標，確定它需要至少4顆衛星。幾乎所有GPS接收器都以提供3維坐標做為標準。

3、路旁標記和航路點

你可以把一個位置存儲為一個路旁標記（landmark）或航路點（waypoint）。它可以是你途中定位的一個位置，也可能是你輸入的一個坐標或其他位置，例如目的地。GPS設備會給它一個名稱，例如LMKOZ，你也可以用一個容易記住的名稱重新命名。

4、位置

當你的接收器根據GPS衛星的信息標出了你的坐標后，它會確定你的位置。許多GPS設備允許你選擇標記或存儲你的現在位置做為路旁標記或航路點。一些甚至允許你為位置命名或添加一個圖標。

5、路線

路線包括開始位置和目的地，同時也有途徑的地點。一條路線上的兩點之間稱為航段。一條路線可由一個或若干個航段組成。如果你徒步旅行，你可以輸入一條路線，其中包括方向、計劃休息的地點或宿營地，還有你的目的地。有一些GPS 設備允許你反向跟蹤路線或設置逆向路線。

路線主要有兩種用途：

1. 如果你去探險或旅行，你可以從高速路地圖或一些地圖軟件中獲取地點的坐標。這在以后的旅行中很有用。一些 GPS接收器允許在計算機上設計你的旅線，然后把它載入你的GPS接收器；
2. 如果你拿著GPS接收器旅行時記錄下你走過的地點，回家后可以復制或者下載你的路線并且找出價值的景點的位置，或者釣魚的地點，或者你看見一只小鳥的地點，或者你在惡劣天氣藏身的巖洞位置。如果有隊員受傷了，救援隊就可以根據確切的坐標找到傷員所在的地方。搜索救援人員可以下載完整的路線來知道探險隊所在的位置。

6、高度

如果有足夠的GPS衛星可見，一些GPS設備可提供高度信息（海拔）。由于GPS系統本身的特點，高度不如平面坐標那么精確。

7、航向：這是反映沿水平方向GPS接收器移動的方向，并不需要你把GPS接收器確切地指向這個方向。在你移動時可以看到這個值，航向的值是按0～359度順時針方向分布的，和指南針的值相對應。

8、方位角

如果你選定了一個路旁標志或航路點，想知道從你現在所處位置到它的方向，你就需要知道方位角的值。它是從北方向算起沿順時針分布的值。如果到你的目的地的方位角是270度，而你的移動方向是240度，你的航線就和目的地有30 度的偏差。如果你是在坐火車，這可能沒關系，但如果這個偏差值很大，你需要查看一下地圖，說不定你的路線錯了。

操作要點

大部分GPS接收器是很容易安裝和使用的，用戶手冊可幫你快速學會怎樣裝電池、確定初始位置或輸入一個位置等。

當你在一個新的地點開啟GPS接收器時，如果輸入一個估計的大概位置（例如鄰近的大城市的坐標）將有助于你的設備快速得出衛星所在位置，從而快速定位。如果設備是冷啟動的，或者你不在你次存貯位置的附近，一般可能需要15分鐘定位；但是，如果你給它一點提示，或者你在上一次存貯位置的附近，一般需要3～5分種定位。

向GPS接收器中輸入數據的方式因設備而異，有些是用菜單結合上、下箭頭選擇的，有些設備則像使用電話機的鍵盤一樣簡單。

常見功能

大多數GPS設備的面板上都有一些按鈕，引導你到不同的操作選項。也許它們的名稱不太一樣，但功能都是類似的。它們可能是讓你瀏覽一個導航畫面、查看可用的衛星信號，檢查位置目錄、清單或者到選定目標的方向。最主要的功能就是顯示你的位置，包括當前坐標、海拔和時間，如果選定了目的地或路線，它還指示通往目的地的方向。其他常用的功能有導航、菜單、衛星狀態、路旁標志或航路點清單/路線清單、設置選項、距離、偏航、上次定位地點、日出/日落時間等。

結合地圖使用不同的地圖使用不同的坐標系，美國地理的兩種地圖是：

1、LAT/LONG矢量地圖：包括經度、緯度、分和秒；

2、UTM柵格地圖，以米為單位。 LAT/LONG是我們最熟悉的形式，地球從赤道到極點的位置被等分為0～90度的北緯或南緯（地球儀上的平行線），而地球從東向西等分為從0～360度的經度（地球儀上的弧線），通過英國格林威治的線，稱為本初子午線。用這種坐標人工計算出兩點之間的距離是很難的，因為我們生存的地球是橢圓的。

UTM坐標是那些需要精確距離信息的地圖使用這個坐標系選擇一條子午線，標明你在它東面或西面多少米，還有你在赤道南面或北面多少米。

大部分GPS設備在設置時允許你選擇LAT/LONG或UTM或其他坐標系作為你的坐標系，當你有了你所在位置的坐標，你可以在地圖上查找，從而得知你所在位置的確切地址。當你在地圖上找到了目的地時，你可以輸入它們的坐標到你的GPS接收器中以形成一條路線。可以利用透明的塑料尺子在TOPO地圖或UTM地圖上測量，這樣更容易估計一個位置的坐標，一些GPS設備有這樣的功能：你可以測量一個位置到地圖右下角的距離，然后用地圖名和刻度為這個位置命名。

性能指標

1、衛星軌跡 這里有24顆GPS衛星沿六條軌道繞地球運行（每四顆一組），一般不會有超過12個衛星在地球的同一邊，大多數GPS接收器可以追蹤8～12顆衛星。計算LAT/LONG（2維）坐標至少需要3顆衛星。再加一顆就可以計算3維坐標。對于一個給定的位置，GPS接收器知道在此時哪些衛星在附近，因為它不停地接收從衛星發來的更新信號。

2、并行通道

一些消費類GPS設備有2～5條并行通道接收衛星信號。因為最多可能有12顆衛星是可見的（平均值是8），這意味著GPS接收器必須按順序訪問每一顆衛星來獲取每顆衛星的信息。

市面上的GPS接收器大多數是12并行通道型的，這允許它們連續追蹤每一顆衛星的信息，12通道接收器的優點包括快速冷啟動和初始化衛星的信息，而且在森林地區可以有更好的接收效果。一般12通道接收器不需要外置天線，除非你是在封閉的空間中，如船艙、車廂中。

3、定位時間

這是指你重啟動你的GPS接收器時，它確定現在位置所需的時間。對于12通道接收器，如果你在次定位位置的附近，冷啟動時的定位時間一般為3～5分鐘，熱啟動時為15～30秒，而對于2通道接收器，冷啟動時大多超過15 分鐘，熱啟動時為2～5分鐘。

4、定位精度

大多數GPS接收器的水平位置定位精度在20m～30m左右，但這只是在SA沒有開啟的情況下，有些GPS接收器聲稱它們可以達到這個精度，但是往往有一個小小的標簽附在后面：“在SA關閉時”。

你可能會發現，大多數GPS生產商不怎么提及“高度”的精度，因為這是GPS設備中精度最沒有保證的方面。據我所知，幾乎所有的GPS設備（除非那些專為航海定制的在海拔為0的海平面上使用的設備）在4顆衛星可見的情況下，可以定位高度，但是偏差可能達到3倍。

30m的精度意味著什么？這意味著，當SA關閉時，從統計的角度講，你的平面定位的位置距離你的實際位置在3 0m之內的概率是95%。GPS接收器工作時是依靠衛星信號到達GPS接收器的時間來定位的（時間X光速=距離）。對于高度讀數，這意味著精度在45～100m之間的概率是95%。

如果政府開啟了SA（為了安全原因，而且幾乎是所有時間都開啟著），水平精度在100m之內的概率是95%，高度在300m之內的概率是95%，這可能比你期望值高很多，但不影響你找到想去的街道或那條河流。

5、DGPS功能

為了將SA和大氣層折射帶來的影響有一種叫做DGPS發送機的設備。它是一個固定的GPS接收器（在一個勘探現場100km～200km的半徑內設置）接收衛星的信號，它確切地知道理論上衛星信號傳送到的精確時間是多少，然后將它與實際傳送時間相比較，然后計算出“差”，這十分接近于SA和大氣層折射的影響，它將這個差值發送出去，其他GPS接收器就可以利用它得到一個更精確的位置讀數（5m～10m或者更少的誤差）。

許多GPS設備提供商在一些地區設置了DGPS發送機，供它的客戶免費使用，只要客戶所購買的GPS接收器有 DGPS功能。

6、信號干擾

要給予你一個很好的定位，GPS接收器需要至少3～5顆衛星是可見的。如果你在峽谷中或者兩邊高樓林立的街道上，或者在茂密的叢林里，你可能不能與足夠的衛星聯系，從而無法定位或者只能得到二維坐標。同樣，如果你在一個建筑里面，你可能無法更新你的位置，一些GPS接收器有單獨的天線可以貼在擋風玻璃上，或者一個外置天線可以放在車頂上，這有助于你的接收器得到更多的衛星信號。

7、物理指標

選購GPS設備時，大小、重量、顯示畫面、防水、防震、防塵性能、耐高溫、耗電等物理指標都要考慮在內。

問：GPS是怎樣工作的？

答：前面介紹了GPS的工作原理，我們這里簡單回顧一下GPS的工作情況，以加深我們的印象。 GPS技術的基礎是精確的時間和位置信息。每個衛星裝有運行七萬年誤差在一秒之內的精確的原子鐘，和存有精確的衛星運行軌跡。衛星連續發送時間和位置信息。衛星發射兩個載波頻率的無線電信號：L1=1575.42MHz，L2=1227.6MHz，在L1載波上調制有1.023MHz的偽隨機噪聲碼（稱為粗捕獲碼，又稱標準定位信號SPS或C/A碼）和10.23MHz的偽隨機噪聲碼（稱為精碼，又稱精確定位信號PPS或P碼），以及每秒50bit的導航電文。在L2載波上只調制有P碼和導航電文。使用P碼的導航精度高，僅供使用。

目前商品化的GPS接收機都使用C/A碼。衛星定位導航系統采用多星高軌測距體制，GPS接收機在同時接收到三顆以上衛星的信號后，由三顆衛星至用戶的三個等距離球面的相交即可確定用戶的位置。通過對四顆衛星的觀測還可定時，并由時鐘改正值來修正距離測量誤差。衛星發射的L1載波和PRN（偽隨機噪聲）碼都與衛星時鐘同步，經過一定的傳播延遲后，被接收機接收。接收機將接收到的信號解調，得到延遲后的偽隨機噪聲碼，它與接收機本身產生的偽隨機噪聲碼相比較，即可確定兩個碼之間的相對位移，即傳播延遲t。由傳播延遲t即可確定衛星與接收機之間的距離R，R=Ct，C為光速。由于所測得的傳播中包含有衛星時鐘偏差、用戶接收機時鐘偏差、信號傳播的附加延遲，因此所測得的距離有誤差，故稱偽距，對偽距進行修正后即可得出接收機至衛星的距離。

GPS導航示意圖

地面監控部分包括有：五個監測站、三個注入站和一個主控站。監測站的任務是取得衛星觀測數據并將這些數據送至主控站。主控站對地面監測站實行全面的控制。它的主要任務是收集各監測站對GPS衛星的全部觀測數據，利用這些數據計算每顆GPS衛星軌道和衛星鐘修正值，依次外推一天以上衛星星歷及時鐘差，并按一定格式轉換為導航電文，以便由上行注入站注入到衛星的存儲器中，當衛星運行至上空時，把這類導航數據及主控站的指令注入到衛星中。

GPS系統采用無源工作方式，凡是具有GPS接收設備的用戶都可使用此系統。用戶設備主要包括GPS接收機、解算處理器和控制監視器。用戶接收天線接收到可視范圍內三或四顆以上衛星發出的導航信號，信號經接收機解擴、解調處理，控制設備進行信號和信息處理，從中提取衛星星歷、距離及距離變化率、時鐘校正、大氣校正參量等，再用這些數據及其它一些數據解算出用戶在空間直角坐標系中的坐標，或轉換成用戶所需的地理坐標，并在顯示器上顯示。

信息標題：中海達GPS詳細說明

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