GPS的認識

GPS全球定位系統(tǒng)（ Global Positioning System - GPS ），是美國從本世紀70 年代開始研制，歷時20 年，耗資200億美元，于1994 年全面建成，具有在海、陸、空進行全方位即時三維導航與定位能力的新一代衛(wèi)星導航與定位系統(tǒng)，目前全球有2 套GPS 全球定位系統(tǒng)人造衛(wèi)星，美國及俄羅斯擁有，全球大多數(shù)用戶都是使用美國的系統(tǒng)。

 GPS的組成
整個系統(tǒng)由空間部分、地面監(jiān)控部分和用戶接收機三大部分組成。

（1）空間部分：使用24顆高度約2.02 萬千米的衛(wèi)星組成衛(wèi)星星座。 21 3顆衛(wèi)星均為近圓形軌道，運行周期約為11小時58分，分布在六個軌道面上（每軌道面四顆），軌道傾角為55度，提供全球全天候，每秒一次，持續(xù)不斷的定位訊號。衛(wèi)星的分布使得在全球的任何地方，任何時間都可觀測到四顆以上的衛(wèi)星，并能保持良好定位解算精度的幾何圖形（DOP）。這就提供了在時間上連續(xù)的全球導航能力。

（2）地面監(jiān)控部分：包括一個主控制站，三個地面天線、五個監(jiān)視站及通訊輔助系統(tǒng)(資料傳輸)。監(jiān)視站的主要任務是取得衛(wèi)星觀測資料并將這些資料傳送至主控制站。五個監(jiān)視站均勻分布在全球各地，主控制站設在范登堡空軍基地，它對地面監(jiān)控部分實行全面控制。主控站主要任務是收集各監(jiān)控站對GPS衛(wèi)星的全部觀測資料，利用這些資料計算每顆GPS衛(wèi)星的軌道和衛(wèi)星鐘改正值, 并且將所得結果匯集成導航資訊先傳遞到地面天線處，再由地面天線傳回到各衛(wèi)星上，用以更新衛(wèi)星內之資料。每個監(jiān)視站均有一個GPS雙頻接收機、標準原子鐘、感測器及資料處理機，且其座標均經(jīng)過美國國防部制圖局精密測量而得。地面天線利用S頻道之無線電波傳送資料到衛(wèi)星。正常情形下每隔8小時就會傳一次資料回到衛(wèi)星上。

（3）用戶接收機部分：追蹤所有的GPS衛(wèi)星，并即時地計算出接收機所在位置的座標、移動速度及時間，GARMINGPS 即屬于此部份。我們一般民間所能擁有及應用的，就是第三部份。

GPS使用環(huán)境限制

正確使用GPS 接收器，可以減少接收干擾，例如GPS 不能在室內、停車場、天橋底應用，因為根本不能收到衛(wèi)星直射的訊號。在汽車內，應使用有長天線的GPS，并把天線用磁石置在汽車外，不應使用沒有延長天線的型號。還有在高架橋路段，因為橋下會被路橋遮住，所以會常收不到訊號；或在樹木密集、四面環(huán)山及隧道中，皆會因被擋住而收不到衛(wèi)星訊號。

GPS定位原理

每個太空衛(wèi)星在運行時，任一時刻都有一個座標值來代表其位置所在（已知值），接收機所在的位置座標為未知值，而太空衛(wèi)星的資訊在傳送過程中，所需耗費的時間，可經(jīng)由比對衛(wèi)星時鐘與接收機內的時鐘計算之，將此時間差值乘以電波傳送速度（一般定為光速），就可計算出太空衛(wèi)星與使用者接收機間的距離，如此就可依三角向量關系來列出一個相關的方程式。

一般我們使用的接收機就是依上述原理來計算出所在位置的座標資料，每接收到一顆衛(wèi)星就可列出一個相關的方程式，因此在至少收到三衛(wèi)星后，即可計算出平面座標（經(jīng)緯度）值，收到四顆則加上高程值，五顆以上更可提高準確度，這就是GPS的基本定位原理。一般來說，使用者接收機每一秒鐘的座標資料都是最新的，也就是說接收機會自動不斷地接收衛(wèi)星訊息，并即時地計算其所在位置的座標資料，因此GPS就可以通過這個原理電腦車輛的移動方向和速度了。