全球定位系統

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全球定位系統(Global Positioning System,通常簡稱GPS)

目錄

什麼是全球定位系統

  全球定位系統(GPS)是一個中距離圓型軌道衛星導航系統。它可以為地球錶面絕大部分地區(98%)提供準確的定位、測速和高精度的時間標準。系統由美國國防部研製和維護,可滿足位於全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續精確的確定三維位置、三維運動和時間的需要。該系統包括太空中的24顆GPS 衛星;地面上的1個主控站、3個數據註入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。最少只需其中4顆衛星,就能迅速確定用戶端在地球上所處的位置及海拔高度;所能收聯接到的衛星數越多,解碼出來的位置就越精確。

  該系統是由美國政府於20世紀70年代開始進行研製於1994年全面建成。使用者只需擁有GPS接收機,無需另外付費。 GPS信號分為民用的標准定位服務(SPS,Standard Positioning Service)和軍規的精確定位服務(PPS,Precise Positioning Service)兩類。由於SPS無須任何授權即可任意使用,原本美國因為擔心敵對國家或組織會利用SPS對美國發動攻擊,故在民用訊號中人為地加入誤差以降低其精確度,使其最終定位精確度大概在100米左右;軍規的精度在十米以下。 2000年以後,柯林頓政府決定取消對民用訊號的干擾。因此,現在民用GPS也可以達到十米左右的定位精度。

  GPS系統擁有如下多種優點:全天候,不受任何天氣的影響;全球覆蓋(高達98%);三維定速定時高精度;快速、省時、高效率;應用廣泛、多功能;可移動定位;不同於雙星定位系統,使用過程中接收機不需要發出任何信號增加了隱蔽性,提高了其軍事應用效能。

GPS的功能

1.精確定時:廣泛應用在天文臺、通信系統基站、電視臺中

2.工程施工:道路、橋梁、隧道的施工中大量採用GPS設備進行工程測量

3.勘探測繪:野外勘探及城區規劃中都有用到

4.導航:

  • 武器導航:精確制導導彈、巡航導彈
  • 船舶導航:遠洋導航、港口/內河引水
  • 飛機導航:航線導航、進場著陸控制
  • 星際導航:衛星軌道定位
  • 個人導航:個人旅游及野外探險

5.定位:

1.車輛防盜系統

2.手機PDA,PPC等通信移動設備防盜,電子地圖,定位系統

3.兒童及特殊人群的防走失系統

4.精準農業:農機具導航、自動駕駛,土地高精度平整

GPS的六大特點

  • 第一,全天候,不受任何天氣的影響;
  • 第二,全球覆蓋(高達98%);
  • 第三,三維定點定速定時高精度;
  • 第四,快速、省時、高效率;
  • 第五,應用廣泛、多功能;
  • 第六,可移動定位。

  目前正在運行的全球衛星定位系統有美國的GPS系統和俄羅斯的GLONASS系統

  歐盟1999年初正式推出「伽利略」計劃,部署新一代定位衛星。該方案由27顆運行衛星和3顆預備衛星組成,可以覆蓋全球,位置精度達幾米,亦可與美國的GPS系統兼容,總投資為35億歐元。該計劃預計於2010年投入運行。

  中國還獨立研製了一個區域性的衛星定位系統——北斗導航系統。該系統的覆蓋範圍限於中國及周邊地區,不能在全球範圍提供服務,主要用於軍事用途。

GPS的應用

  • 軍事洲際彈道飛彈
  • 物流管理
  • 地理資訊系統
  • 地理位置定位的多媒體
  • 流動電話
  • 數位相機
  • 數位攝像機
  • 航空
  • 衛星地圖
  • 航空

GPS在物流中的應用

  1.用於汽車自定位、跟蹤調度。

  據豐田汽車公司統計預測,日本車載導航系統的市場在1995年至2000年間將平均每年增長35%以上,全世界在車輛導航上的投資將平均每年增長60.8%,因此,車輛導航將成為未來全球衛星定位系統應用的主要領域之一。我國已有數十家公司在開發和銷售車載導航系統。

  2.用於鐵路運輸管理

  我國鐵路開發的基於GPS的電腦管理信息系統,可以通過GPS和電腦網路實時收集全路列車、機車、車輛、集裝箱及所運貨物的動態信息,可實現列車、貨物追蹤管理。只要知道貨車的車種、車型、車號,就可以立即從近10萬公裡的鐵路網上流動著的幾十萬輛貨車中找到該貨車,還能得知這輛貨車現在何處運行或停在何處,以及所有的車載貨物發貨信息。鐵路部門運用這項技術可大大提高其路網及其運營的透明度,為貨主提供更高質量的服務。

  3.用於軍事物流

  全球衛星定位系統首先是因為軍事目的而建立的,在軍事物流中,如後勤裝備的保障等方面,應用相當普遍,尤其是在美國,其在世界各地駐扎的大量軍隊無論是在戰時還是在平時都對後勤補給提出很高的需求,在戰爭中,如果不依賴GPS,美軍的後勤補給就會變得一團糟。美軍在20世紀末的地區衝突中依靠GPS和其他頂尖技術,以強有力的、可見的後勤保障,quot;保衛美國的利益"做出了貢獻。對此,我國引起了重視,我國軍事部門也在運用GPS。

GPS和GIS的區別

  絕大多數單獨的GPS接收機以經緯度和GPS高度表示位置。但是坐標如北緯24度,東經121度和100公尺高對你決定所在位置並不很好用,你還需要知道你在地圖上的位置。GIS地理信息系統是存於電腦中的地圖資料庫(Database),GIS能比紙上地圖更為精緻複雜。它可以是三度空間以顯示地形圖,也可包括其它有用的信息,如加油站、旅游勝地的照片等等,汽車導航系統就是GPS和GIS之組合,這種應用被人看好是21世紀GPS市場中最龐大的一部分。另需特別註意GPS的高度。它並不是真正距地面上的高度,也不是海平面上的高度,因為GPS接收機不是GIS,並不知道外面世界的真象。

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