GPS衛星導航儀

來自 購買網 的圖片

GPS衛星導航儀是能夠幫助用戶準確定位當前位置，並且根據既定的目的地計算行程的電子產品。GPS導航儀通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的儀器，廣泛用於交通，旅遊等方面，通常我們用到的是車載GPS導航儀。

目錄

• 儀器簡介
• 儀器功能
• 儀器分類
• 術語解釋
  • 坐標(coordinate)
  • 路標(landmarkorWaypoint)
  • 路線(ROUTE)
  • 前進方向(Heading)
  • 導向(Bearing)
    • 導向功能在以下條件下起作用
    • 日出日落時間(Sunset/raisetime)
• 參考文獻

儀器簡介

GPS導航儀的運行依賴全球定位系統（GlobalPositioningSystem）簡稱GPS。它是由空間衛星、地面監控和用戶接收等三大部分組成。

儀器功能

在太空中有24顆衛星組成一個分布網絡，分別分布在6條離地面2萬公里、傾斜角為55°的地球准同步軌道上，每條軌道上有4顆衛星。GPS衛星每隔12小時繞地球一周，使地球上任一地點能夠同時接收7～9顆衛星的信號。地面共有1個主控站和5個監控站負責對衛星的監視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛星進行觀測，並向主控站提供觀測數據。主控站收到數據後，計算出每顆衛星在每一時刻的精確位置，並通過3個注入站將它傳送到衛星上去，衛星再將這些數據通過無線電波向地面發射至用戶接收端設備。

儀器分類

這個系統最初是由美國陸海空三軍於20世紀70年代聯合研製的，它的主要目的是為陸、海、空三大領域提供實時、全天候和全球性的導航服務，用於情報收集、核爆監測和應急通訊等一些軍事目的，是美國獨霸全球戰略的重要部署。GPS系統歷經20餘年的研究實驗，耗資300億美元，直到1994年3月全球覆蓋率高達98%的24顆GPS衛星星座才正式布設完成。GPS系統的應用不僅局限在軍事領域內了，而是發展到汽車導航、大氣觀測、地理勘測、海洋救援、載人航天器防護探測等各個領域。GPS導航儀的運行還需要一個汽車導航系統。光有GPS系統還不夠，它只能夠接收GPS衛星發送的數據，計算出用戶的三維位置、方向以及運動速度和時間方面的信息，沒有路徑計算能力。用戶手中的GPS接收設備要想實現路線導航功能還需要一套完善的包含硬件設備、電子地圖、導航軟件在內的汽車導航系統。GPS導航儀硬件包括芯片、天線、處理器、內存、屏幕、按鍵、揚聲器等組成部分。但就情況看來，市場中的GPS汽車導航儀在硬件上的差距並不大，內置的軟件地圖也已很難分出誰好設誰壞，我國有八家地圖公司從事導航地圖軟件的測繪與開發，如四維圖新，凱立德，道道通，城際通.......,經過幾年的不斷開發完善，都已能提供相當好的導航地圖軟件。一部完整的GPS汽車導航儀是由芯片、天線、處理器、內存、顯示屏、揚聲器、按鍵、擴展功能插槽、地圖導航軟件9個主要部分組成。判斷GPS導航儀的優劣，導航儀所能接收到的GPS衛星數量和路徑規劃能力是關鍵。導航儀所能接收到的有效衛星數量越多，說明它當前的信號越強，導航工作的狀態也就越穩定。如果一台導航儀經常搜索不到衛星或者在導航過程中頻繁地中斷信號影響了正常的導航工作，那它首先質量就不過關更談不上優劣了。

術語解釋

坐標(coordinate)

有2維、3維兩種坐標表示，當GPS能夠收到4顆及以上衛星的信號時，它能計算出本地的3維坐標：經度、緯度、高度，若只能收到3顆衛星的信號，它只能計算出2維坐標：精度和緯度，這時它可能還會顯示高度數據，但這數據是無效的。在SA關閉時，精度能達到15米左右。高度的精確性由於系統結構的原因，更差些。經緯度的顯示方式一般都可以根據自己的愛好選擇，一般有"hddd.ddddd","hddd*mm.mmm""，"hddd*mm"ss.s"(其中的「*」代表「度」，以下同)地球子午線長是39940.67公里，緯度改變一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是40075.36公里，北京地區緯在北緯40度左右，緯度圈長為40075*sin(90-40),此地經度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以選定某個顯示方式，並把各位數字改變一對應地面移動多少米記住，這樣能在經緯度和實際里程間建立個大概的對應。大部分GPS都有計算兩點距離的功能，可給出兩個坐標間的精確距離。高度的顯示會有英制和公制兩種方式，進GPS的SETUP頁面，設置成公制，這樣在其他象速度、距離等的顯示也都會成公制的了。

路標(landmarkorWaypoint)

GPS內存中保存的一個點的坐標值。在有GPS信號時，按一下"MARK"鍵，就會把當前點記成一個路標，它有個默認的一般是象"LMK04"之類的名字，你可以修改成一個易認的名字(字母用上下箭頭輸入)，還可以給它選定一個圖標。路標是GPS數據核心，它是構成「路線」(見3)的基礎。標記路標是GPS主要功能之一，但是你也可以從地圖上讀出一個地點的坐標，手工或通過計算機接口輸入GPS，成為一個路標。一個路標可以將來用於GOTO功能(見5)的目標，也可以選進一條路線Route，(見3.)作為一個支點。一般GPS能記錄500個或以上的路標。

路線(ROUTE)

路線是GPS內存中存儲的一組數據，包括一個起點和一個終點的坐標，還可以包括若干中間點的坐標，每兩個坐標點之間的線段叫一條"腿"(leg)。常見GPS能存儲20條線路，每條線路30條"腿"。各坐標點可以從現有路標中選擇，或是手工/計算機輸入數值，輸入的路點同時做為一個路標(Waypoint/Landmark)保存。實際上一條路線的所有點都是對某個路標的引用，比如你在路標菜單下改變一個路標的名字或坐標，如果某條路線使用了它，你會發現這條線路也發生了同樣的變化。可以有一條路線是"活躍"(Activity)的。「活躍」路線的路點是導向(見5)功能的目標。

前進方向(Heading)

GPS沒有指北針的功能，靜止不動時它是不知道方向的。但是一旦動了起來，它就能知道自己的運動方向。GPS每隔一秒更新一次當前地點信息，每一點的坐標和上一點的坐標一比較，就可以知道前進的方向，請注意這並不是GPS頭指的方向，它老人家是不知道自己的腦袋和運動路線是成多少度角的。不同GPS關於前進方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前進方向，所以除非你已經走了一段並仍然在走直線，否則前進方向是不準確的，尤其是在拐彎的時候你會看到數值在變個不停。方向的是以多少度顯示的，這個度數是手錶錶盤朝上，12點指向北方，順時針轉的角度。有很多GPS還可以用指向羅盤和標尺的方式來顯示這個角度。一般同時還顯示前進平均速度，也是根據最近一段的位移和時間計算的。

導向(Bearing)

導向功能在以下條件下起作用

1.以設定"走向"(GOTO)目標。"走向"目標的設定可以按"GOTO"鍵，然後從列表中選擇一個路標。以後"導向"功能將導向此路標。

2.有活躍路線(Activityroute)。活躍路線一般在設置-路線菜單下設定。如果有活動路線，那麼"導向"的點是路線中第一個路點，每到達一個路點後，自動指到下一個路點。

3.在"導向"頁面上部都會標有當前導向路點名稱("ROUTE"里的點也是有名稱的)。它是根據當前位置，計算出導向目標對你的方向角，以與"前進方向"相同的角度值顯示。同時顯示離目標的距離等信息。讀出導向方向，按此方向前進即可走到目的地。有些GPS把前進方向和導向功能結合起來，只要用GPS的頭指向前進方向，就會有一個指針箭頭指向前進方向和目標方向的偏角，跟着這個箭頭就能找到目標。

日出日落時間(Sunset/raisetime)

大多數GPS能夠顯示當地的日出、日落時間，這在計劃出發/宿營時間時是有用的。這個時間是GPS根據當地經度和日期計算得到的，是指平原地區的日出、日落時間，在山區因為有山脊遮擋，日照時間根據情況要早晚各少半個小時以上。GPS的時間是從衛星信號得到的格林尼制時間，在設置(setup)菜單里可以設置本地的時間偏移，對中國來說，應設+8小時，此值只與時間的顯示有關。