全球性定位系统(GPS)

全球性定位系统(GPS)

GPS 是对于解决的最现代的方法人类历史4a.oewhere 的了不起的问题的当中一个是全球性定位系统是全世界收音机航海系统被形成从24 卫星的星座的we?4a.. 并且他们的地面stations.The 全球性定位系统(GPS) 由美国国防部开发。另外的5 枚另外卫星增加入星座做这个网络29 枚卫星获得更加精确和更加准确的信息。GPS 最初被建立使用为军事应用, 然而, 1980 年美国政府意识到它的重要性至于平民使用被做它可利用为公众。GPS 可能被使用免于费用为平民目的。

GPS 可能被使用为确定对象或人民的一个基本的位置在地球, 知道运动从一个地方对其它地方, 监测人和事的运动, 创造世界的地图, 和带来精确时间给世界。当前的GPS 包括三主要段: 间隔段(SS), 控制段(CS), 和用户段(美国) 。空间段由轨道的GPS 卫星, 或航天器(SV) 组成。GPS 被设计这样方式, 24 SVs 总将相等地被分布在地球的六个圆轨道平面之中。轨道平面围绕在地球上并且六架飞机有近似地554A. 倾向和由604A. 上升的结的正确的上生分离。

这些卫星是轨道的在高度大约20,200 公里(12,600 英哩或10,900 海里; 轨道半径26,600 公里(16,500 mi 或14,400 毫微米)) 。各SV 做二条完全轨道□天, 因此它通过在同样地点在地球上两次每天。轨道被安排以便至少六枚卫星总是在视线之内从几乎任何地方在地球上。

卫星的轨道的道路是monitord 由美国空军监视驻地在夏威夷, Kwajalein 、阿森松岛、Diego Garcia, 和科罗拉多斯普林斯, 科罗拉多, 与显示器驻地一起由全国Geospatial 智力代办处管理(NGA) 这些mmonitoring 的驻地是GPS 的眼睛和耳朵和监测卫星因为他们通过在头顶上测量距离到他们每1.5 秒。这数据使光滑使用ionospheric 和气象信息和然后寄发到主要控制站在科罗拉多斯普林斯。ionospheric 和气象数据是需要的得到更加准确的延迟测量, 反之改进地点估计。主要控制站估计参量描述卫星的轨道和时钟表现。它估计卫星的健康状态和并且确定如果任何改变位置也许必需。传达信息给卫星的这信息然后返回到三个对空通讯驻地(驻防在阿森松岛、Diego Garcia 和Kwajalein 显示器驻地) 。

GPS 接收器是GPS 系统的用户段。GPS 接收器由天线组成, 定调对频率由卫星、接收器处理器, 和一个高稳定的时钟(经常一台晶体控制振荡器) 传送。这也许被修造显示地点和速度信息对用户。接收器由它的渠道的数字经常描述: 这符号化多少枚卫星它可能同时监测。最初限制到四或五, 这多年来进步地增加了这样, 2006 年自, 接收器典型地有在十二种和二十种渠道之间。

GPS 接收器装显示位置数据于罐中对一台个人计算机或其它设备使用NMEA 0183 协议。NMEA 2000 年是一个新和较不广泛被采取的协议。两个是私有和受控的由基于我们的全国海洋电子协会。在NMEA 协议的参考被编写了从公开纪录, 允许开放来源工具象gpsd 读协议没有违犯知识产权法律。其它私有的协议存在, 譬如SiRF 协议。接收器可能协调与其它设备运用方法包括连续连接、USB 或Bluetooth 。

卫星传达星历表和年历数据给GPS 接收器。星历表数据包含关于卫星(健康或不健康), 现行数据和时刻的状况的重要信息。这信号的部分是根本的为确定位置。年历数据告诉GPS 接收器何处各枚GPS 卫星应该任何时候日间是。各枚卫星传送年历数据显示轨道信息为那枚卫星和为其他卫星在系统。

GPS 使用到达时间的概念(TOA) 信号确定user4a.™s 位置。这介入测量时期被需要为信号在一个已知的地点到达用户接收器。信号由放射器(卫星) 传送。间隔时间基本上是信号传播时间。间隔时间(信号传播时间) 以信号乘(光速的速度) 获得距离从卫星到接收器。由测量信号的传播时间播放从多枚卫星在已知的地点, 接收器能确定它的位置。

假设我们怎么有精确时钟, 我们测量信号旅行时间? 为了做这次测量, 接收器和卫星两个需要可能同步下来对纳秒的时钟。准确时间测量必需。(如果我们是由第一千分之一一秒钟, 以光速, 翻译成几乎200 英哩错误)
做卫星定位系统使用唯一同步的时钟, 它必需有原子钟不仅在所有卫星, 而且在接收器。原子钟是高度运用自然振动被发现在一些原子之内的准确和精确时钟。但原子钟花费某处在$50,000 和$100,000 之间, 使他们太昂贵至于每天消费者使用。

全球性定位系统有一种聪明的解答对这个问题。每枚卫星包含一个昂贵的原子钟, 但接收器用途它经常重新设置的普通的石英钟。简言之, 接收器看接踵而来的信号从四枚或更多卫星和测量它自己的不精确性。

当我们测量距离到四枚被找出的卫星, 我们能画四球形那所有相交。三球形将相交既使数字方式关闭, 但四球形不会相交如果我们不正确地测量了。因为接收器做所有它的距离测量使用它自己的固定时钟, 距离全部是成比例不正确的。接收器可能容易地计算将导致四球形相交的必要的调整。根据这, 它重新设置它的时钟是在sync 与卫星的原子钟。

接收器经常做这每当它, 手段它是几乎一样准确的象昂贵的原子钟在卫星。接收器可能容易地计算将导致四球形相交的必要的调整。根据这, 它重新设置它的时钟是在sync 与卫星的原子钟。
GPS 接收器简单地存放告诉它的年历何处每枚卫星应该在指定时候是。事象月亮和太阳的拉扯非常轻微地改变卫星的轨道。但是, 国防部经常监测他们确切的位置和传达所有调整给所有GPS 接收器作为卫星的信号一部分。

有二错误被体验在GPS 并且这些可能被分类象故意和有意无意。故意错误: 政府能和贬低GPS 测量准确性。这做防止敌对力量使用GPS 对充分的准确性。插入不精确性政策在GPS 信号称Selective Availability (SA) 。2000 年SA 是唯一最大的源泉的不精确性在GPS 和被撤销了。

挡住不精确性由于SA 或其它错误, 技术叫做有差别的更正可能产生准确性在1-5 米之内, 甚至改善, 与先进的设备。有差别的更正要求第二台GPS 接收器, 一个基地, 收集数据在一个固定式位置在精确地知道的点。

由于基地的实际位置为人所知, 一个地点以GPS 地点由使用确定卫星。GPS 接收器根本上确定接收器的位置在地球。一旦接收器做这演算, 它可能告诉我们纬度、经度和高度它的当前位置。使航海更加用户友好, 多数接收器塞住这原始数据入地图文件被存放在记忆。我们能使用地图被存放在接收器的记忆, 连接接收器到可能拿着更加详细的地图在它的记忆的计算机, 或简单地买我们的区域一张详细的地图和发现方式使用接收器的纬度和经度读出。

一些接收器让我们下载详细的地图入记忆或详细的地图把插入式地图弹药筒供给。一台标准GPS 接收器不仅将安置我们在地图在任一个特殊地点, 但并且将追踪我们的道路横跨地图如同我们搬走。如果我们留下我们的接收器, 它可能停留在与GPS 卫星的恒定的通信看怎么我们的地点改变。

这是什么发生在汽车里被装备以GPS 。与这信息和它的固定时钟, 接收器可能提供我们可贵的信息几个片断: 多远我们旅行了, 多久我们旅行, 我们当前的速度、我们的平均速度、足迹确切地显示我们我们旅行了在地图的地方, 和估计的到达时间在我们的目的地如果我们维护我们当前的速度。
Isn4a.™t GPS 惊奇?