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嵌入式GPS導航系統(tǒng)設計
嵌入式GPS導航系統(tǒng)設計

(羅清岳/DIGITIMES)
2007-9-10
 
前言:隨著科技化的角度持續(xù)加快,迫使有越來越多的人必須在緊湊的時間及地點進行工作,而當城市化的速度不斷地膨脹后,不僅導致交通網絡日益復雜,人們必要的移動性也有越來越頻繁的趨勢,使得每個人對空間信息有了更多的依賴,使得人們對于「我身處在何方?」、「前往的目的地?」、「如何前往?」等問題,存在著前所未有的需求性。因此,以嵌入式系統(tǒng)為主要平臺的數字地理整合性應用與其因應方案,也就是手持式、車載GPS全球衛(wèi)星導航系統(tǒng),便可解決對此人們急迫的需求性。



△圖說:附加功能仍持續(xù)呈現(xiàn)高度擴張,過去車用導航系統(tǒng)中不需要AM/FM收音機、DVD/VCD影音系統(tǒng)、CD/MP3播放器,又或者兼具語音導航的音效系統(tǒng)、擁有存放地圖的內存等諸多功能性。(工研院/經資中心)

嵌入式GPS導航系統(tǒng) 體現(xiàn)最佳化導航系統(tǒng)

今日GPS衛(wèi)星導航定位的應用已愈來愈普及,但大多數人對它的認識仍限定在行車導航的用途之上,不過針對廣泛的應用市場,車載式GPS的應用只是開端而已,其實它在國防、地理信息和建筑工程等領域已是不可或缺的重要技術,而下一步,GPS將走入每個人的生活,成為人手一支的GPS手機或手持導航設備(PND)。

這可以由嵌入式GPS導航系統(tǒng)的核心技術來看,以三星ARM9系列中的16/32位RISC處理器S3C2410A芯片為例,該芯片強大的實時處理能力和豐富的外圍接口非常適合嵌入式系統(tǒng)的開發(fā),而該系統(tǒng)就是基于該芯片的這些特點而設計的。該系統(tǒng)以S3C2410A微處理器為核心,與2片32M的SDRAM(HY57V561620CT)和64M的NAND Flash(K9F1208U0B)整合為最小的一套系統(tǒng);另外,就是在系統(tǒng)外部加裝可用于收GPS信號的GPS模塊,用于顯示的液晶面板,以及UDA1341TS的語音芯片系統(tǒng)。

建立系統(tǒng)平臺完善架構 兼容性是主要目標

主要來說,其系統(tǒng)平臺架構的建立,可細分為2個主要部分,也就是主控的計算機主機的操作系統(tǒng)的選擇和交叉編輯設備與工具鏈的建立。在計算機的主機上,其操作系統(tǒng)可以有多種選擇,包括:安裝Linux發(fā)行版、在Windows下使用虛擬機或者使用Cygwin。由于現(xiàn)今Microsoft Windows統(tǒng)領著全球超過半數的計算機系統(tǒng),而許多開發(fā)者開始使用虛擬機等手段來實現(xiàn)在Windows平臺下進行嵌入式Linux的開發(fā),但這些方法都會或多或少地帶來些兼容性問題。開發(fā)嵌入式Linux最好的選擇便是在計算機主機上安裝Linux發(fā)行版,因為這樣與Windows毫無關聯(lián),可占有系統(tǒng)全部資源,擁有系統(tǒng)最高性能和最佳的兼容性。

其次,就是在建立交叉式編輯設備的工具鏈方面,必須注意一點就是在計算機運行系統(tǒng)的選擇?,F(xiàn)在可供選擇的運行系統(tǒng)有glibc、uClibc以及newlib等。glibc是由GNU項目提供的標準系統(tǒng),因為主要是針對計算機而應用設計,主體架構較為巨大,不過卻能供應最佳的兼容性。如果一般的嵌入式開發(fā)可選用uClibc,而uClibc原本就是uCLinux開發(fā)過程中的一個C語言庫,現(xiàn)已經獨立于uCLinux項目并且進一步完善。它對glibc的大部分函數進行了重寫,并且目標就定位于嵌入式,所以其相對glibc而言要小巧很多。此外由于它的函數與glibc保持一致,這樣很多原本基于glibc開發(fā)的軟件基本不需要更改,便能使uClibc在編輯的過程中獲得最佳化,使得在嵌入式系統(tǒng)上占用的內存和磁盤空間更少,不過由于不是標準的運行系統(tǒng),因此uClibc擁有著一定的兼容性問題。



△圖說:使用在不同設備上的GPS導航設備,比方說,手持式導航設備或者是汽車上所嵌入式的GPS導航架構,這都是要選擇適當的硬件架構之前,必須要先行確認的使用范疇及定位方向。(www.u-blox.com)

GPS導航應用軟件 關乎導航系統(tǒng)優(yōu)劣

基本上,軟件功能也是決定導航系統(tǒng)好壞的重要關鍵之一;首先是操作系統(tǒng)的選擇,由于是車載嵌入式系統(tǒng),車廠對內裝設備的可靠性要求遠高于消費性或家用等設備系統(tǒng),而作為導航系統(tǒng)的計算機主要機體的操作系統(tǒng),以及分別使用buildroot和crosstool建立兩條采用不同的運行系統(tǒng)的交叉編輯設備工具鏈。由于系統(tǒng)開發(fā)需要使用U-Boot的TFTP功能下載Linux內核,以及Linux的NFS網絡文件系統(tǒng),所以首先需要對Fedora Core 5設置TFTP,以及NFS,而后需要設置一個接口通信軟件與開發(fā)平臺上進行互動之用,因此,在選擇上可采用Kermit通訊協(xié)議,進行數據的傳輸。使用2不同運行系統(tǒng)的交叉編輯器工具鏈的主要原因在于,導航應用程序使用uClibc有兼容性問題,所以不得不采用glibc,而為了減少占用資源,而U-Boot、Linux內核和Busybox仍然采用的是uClibc。

在系統(tǒng)平臺建立之后,Linux操作系統(tǒng)提供了底層的操作,包括:文件系統(tǒng)的管理、內存分配以及基本閃存的燒錄讀取,但并沒有提供最佳的的顯示接口,而再同一時間為了體現(xiàn)出地理數據的顯示與導航功能,就需要在操作系統(tǒng)上放入圖形用戶接口支持系統(tǒng)和地理信息開發(fā)平臺。

整個軟件系統(tǒng)依靠響應不同窗口或者控制組件所發(fā)出的訊息,進行一部體現(xiàn)出各式各樣的導航系統(tǒng)功能,再透主窗口建立后注冊mGIS控件,可以較為方便的實現(xiàn)一些常用的地圖操作。主窗口建立后,將會創(chuàng)建許多用于子窗口,包括:用于顯示地圖經緯度信息、時間。最后,在速度的靜態(tài)功能上,則可用于實現(xiàn)快速便捷操作的工具欄,用于實現(xiàn)GPS功能關閉和地圖數據加載的菜單欄。



△圖說:手持式GPS系統(tǒng)電路結構圖。GPS的應用范圍十分廣泛,也必然有其市場的賣點,但要將GPS做到手機當中,仍有不少瓶頸需要突破。手機的GPS應用與車載導航差異甚大,前者要求在行走的環(huán)境中能獲得精準的定位信息,而手機用戶又經常會處于收訊不良的室內或巷弄當中。(www.Edom.com)

「Find My Way」是GPS衛(wèi)星導航的終極目標

Find My Way嵌入式移動地圖導航系統(tǒng)經過最初設計、實現(xiàn)及應用檢驗,已經具備基本的功能,可初步滿足個人移動導航信息系統(tǒng)的需求。能完成數字地圖的加載、縮放、拖動、搜索、簡易導航、測距、GPS功能開閉等功能。同時必須要針對較為可行的向量地圖的制作方法,能依據使用的場合不同,較快速的完成地圖數據源的制作及相關信息的添加,有一定的擴展能力。

當然由于時間和能力的有限,這款產品也有其一定的不足,值得進一步的深入研究,例如:在打開GPS接收模塊之后,系統(tǒng)的響應速度將有顯著的下降,雖然已經對Linux核心和編輯器經過適當的優(yōu)化過程,但情況并沒有顯著的改善。問題可能在硬件平臺的處理速度和可調用的資源有限,也有可能在軟件接收上的程序結構不合理,嵌套過多。GPS接收信號有時會發(fā)生信號接收的不穩(wěn)定,出現(xiàn)信號的偏移,超過標稱的誤差值。問題可能在開發(fā)平臺的設計電路中對于數據信號線的排版上,沒有使信號線等距,也沒有設置合理的信號隔離和保護帶,導致最終出現(xiàn)了不應有的誤差。但從軟件上著手,如何糾正這樣的誤差也是值得研究的一個方向,不過,在本文中只說明了固定點導航,并不能完成從任意點至任意點的導航,導航功能可以從軟件方面繼續(xù)深入的研究,包括對地圖格式的選擇等,這些都是未來必須要面對到的問題與挑戰(zhàn)。

 
GPS名詞解釋

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A
Ambiguity不明確值
經由對衛(wèi)星的連續(xù)觀測量中,以計算載波相位的未知周期值,其一定為整數。
Ambiguity Function method 不明確值函數法
一種決定不明確值的方法,它使一對接收儀間基線向量解答中的變方因子(Variance factor)為最小。
Argument of latitude 緯度自變量
真近點離角與近地點自變量之和。
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B  
Bandwidth波段寬
訊號頻譜的寬度,以赫茲(Heartz ,頻率單位,周/秒)表示。
Baseline基線
由同時接GPS資料之兩測站所組成之一基線。
Beat frequency成拍頻率
當兩不同頻率訊號混合時,會產生另兩種不同頻率,分別為原兩頻率的和與差。
例如在一式中: cosAcosB=cos(A+B)+cos(A-B)/2,原訊號為 A與B,生成成拍訊號為 A+B與 A-B。
Binary Pulse code moduIation二元脈沖電碼調制
利用一列二元電碼的脈沖調制。此電碼常被加上明確意義的
O和1來示電波相位或方向的改變。
Binary biphase modulotion二元雙相位調制
0 度或 180 度固定頻率載波的相位改變。其模式為y=Acos(wt+P),其振幅函數A為一系列 +I與 -I的值(分別表示在 O度與180度之相位改變)。  
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C
Carrier載波
一種無線電波,其可由已知參考值調制而改變。
Carrier frequency 頻率載波
輟線電波發(fā)射器中,一種未經調制基本輸出波之頻率。
Carrier beat phase 載波成拍相位
一種訊號的相位,即接收的都 卜勒衛(wèi)星載波訊號與接收儀中產生的固定參考頻率之成拍頻率差相位。
Celescial equator 天球赤道
地球旋轉體的地理赤道在天球上投影的大圓,其極為南、北天極。
Chip時間隙
在二元脈沖電碼中 0或1的時間段。
C/A Code: C/A電碼
粗略/獲得(或清晰/接近)之 GPS電碼----在時間比率為 2 02 3MHz的 GPS載波上依序產生 I 023次虛擬隨機之二元雙相位調制。
Code電碼
一種用來傳訊的系統(tǒng),其為任意選擇之一列具有特定意義的 0與1。
Conventional International Origin(CIO) 傳統(tǒng)國際原點
1990年至 I 905年間地球旋轉軸的平均位置。
Correlation-type channel關系型頻道
一種 GPS接收器頻道,利用延遲鎖定循環(huán),以保持在接收儀內復制的 GPS電碼與接收碼間的一致。
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D  
Data Consistency資料一致性
意指控制資料輸入,以確保接收資料的正確性。
Data Consistency資料完整 為任何數據管理系統(tǒng)的基本要求,其三個主部份是:資料一致性、資料安全與數據保護。
Data management數據管理
包含貯存、除去、修改、保護及恢復資料,在觀念上、技術上與結構上所有需要的工作。
Data protection數據保護
意指保護資料免于誤用。
Data Security資料安全
意指保護資料免于損壞和遺失。
Deflection of the vertical垂線偏差
橢球體之法線與對應于地球表面同一點之垂線問夾角,其常化為兩個分量:一在子午圈方向上,另一在卯酉圈方向上。
Delay lock延遲鎖定
其是由衛(wèi)星時表所產生的接收碼與由接收儀時表產生的內部碼進行比較,并由后者時間之移位直到兩碼相合。延遲鎖定迥圈能以數種方式完成。
DeIta pseudorange虛擬距離差
見重建載波相位(Reconstructed carrier phase)。
Differenced measurement 差分量測
GPS量測能由所使用之接收儀、接收之衛(wèi)星和時間等方式求得其間之差異。雖然有多種組合,目前 GPS相位測量慣于下述程序進行:先通過接收儀,次通過衛(wèi)星,再通過時間
1﹒Single difference measurement :單差量測 由兩接收儀同時觀測一顆衛(wèi)星,而測得所接收訊號間實時相位差。  
2﹒ Double difference measurement:雙 差 量測 由一衛(wèi)星之單差與對應于所選參考衛(wèi)星之單差相減而獲得。
3﹒ Triple difference measurement:三差量測 在一段時間內之雙差與先前等時間段之雙差問之差異。
Differential positioning 差分定位 同時追蹤相同 GPS訊號之兩個(或以上)接收儀間相對坐標位置之決定。
Dynamic differential GPS動態(tài)差分 GPS  
是藉一個或多個控制站(或參考站)傳送訊號改正值,以提供使用者進行實時改正之技術。 Dilution of precision(DOP)精度的強弱度  
由于觀測成果的好壞與被測量的人造衛(wèi)星和接收儀間的幾何形狀有關且影響基巨。用來計算上述所引起的誤差量稱為精度的強弱度。
DOP值是依固定位置的參數而定,可分為下列六種:
GDOP三維坐標與時間(即幾何形狀)之精度強弱度。為緯度、經度、高程和時間等誤差平方和的開根號值,所以
GDOP2=PDOP 2+TDOP 2
PDOP位置之精度強弱度:為緯度、經度和高程等 誤差平方和的開根號值。
PDOP 2=HDOP 2+VDOP 2
HDOP水平(即二維)坐標之精度強弱度:為緯度和經度等誤差平方和的開根號值。
VDOP垂直(即高程)坐標之精度強弱度:為高程的誤差值。
TDOP時間之精度強弱度:為接收儀內時表偏移誤差值。
HTDOP水平坐標與時間之精度強弱度:為緯度、經度和時間等誤差平方和的開根號值,所以  
HTDOP 2 =HDOP 2+TDOP 2
 Dopple shift都 卜勒位移
發(fā)射器與接收儀問因距離改變之頻率改變量,見重建載波相位(Reconstructed carrier phase)。
Dynamic positioning  
應用一已知坐標之測點為控制點或參考點,實時算出每一時間之位置改正數,并對運動狀態(tài)中之接收儀進行改正,以決定出高精度之坐標。  
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E  
Eccentricity離心率
e2=(1-b2/a2),其中 a是橢球體長半徑, b是短半徑。
亦就是從橢球體中心至其焦點之距離與長半徑比率。
Ellpsoid橢球體
除特別規(guī)定外,在大地測量學中或衛(wèi)星測量學中,橢球體是以橢圓短軸旋轉形成之數學形狀。
在理想狀況下其與球體可互換使用。由下述兩個量可定義出一個橢球體:長半徑 a與扁平率 f=(a-b)/a,其中 b為半徑。
Ephemeris天體位置推算歷
以時間函數表示之天體位置表。  
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F  
Fast switching channeI快速轉換頻道
一種轉換頻道,能以極快的速度經由軟件預測恢復載波成拍相位的整數部份。
Frequency band頻率波段
在電磁頻譜特定區(qū)域中之一段頻率范圍。
Frequency sepctrum 頻譜
在訊號中以組成波頻率函數的振幅分布。
FundamentaI frequency F基本頻率 F
F=10.23MHz,而載波頻率 L1與 L2是此基本頻率的 倍數:
L1=154F=1575.42MHz,
L2=120F=1227.60MHz。
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G  
Geodetic datum大地基準面
設計用為最密合部份或全部大地水準面之數學模式。它由橢球體本身及橢球體和地表上一點視為原點間之關系來定義。此關系能以 6個量來定義,通常(但非必然)是大地緯度、大地經度、原點高度、原點高度、原點垂線偏差之兩分量及原點至某點的大地方位角。
Geoid大地水準面
與平均海水面相合之特殊等位面。此面可被想象成延伸至陸地且在任何地方皆與重力線方向垂直。  
Group delay群延遲
群延遲,視電離層的分散性且會影響訊號調制(電碼)。相位延遲及群延遲大小相同,但符號相反。

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H  
Handover word傳遞字
在 GPS訊息中包含了從 C/A電碼傳到 P電碼時間同步資料的字。  
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I  
Inclination傾角
天體的軌道面和地球赤道面問所夾的角度。
Ionospheric deIay 電離層延遲
波經過電離層(為不均勻且有散布性的介質)時,傳播會受到延遲。  
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L  
Lane 帶
由載波成拍成相位訊號或兩訊號差之零相位鄰接線(或表面)圍成之面積(或體積)。在地表上零相位線是完全實時相位測量真正整數觀測值所有點之所在,在三向度中,其所在則形成表面。  
L-band L波段
從 390MHz延伸到 I 550MHz之無線電波頻率波段。  
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M  
Mean anomaly平近點離角
M=n(t-T), n為平均運動, t為時間, T為過近地點之瞬時。
Mean motion平均運動
n=2/p, p為旋轉之周期。
Multipth error多路徑誤差
由發(fā)射器到接收儀,經由不同長度兩路徑的無線電波間互相干擾形成定位誤差  
Multichannel receiver多頻道接收(儀具多頻道之接收儀)。  
Multiplepxing channel復合頻道
一接收儀的頻道是依一些與衛(wèi)星訊息(每秒 50 bit s或 bit 20毫秒)bit比率同步比率的衛(wèi)星訊號排列。因此一完整系列以 20毫秒之倍數完成。
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O  
Observing session觀測時段
同時由二個或更多接收儀接收 GPS資料的時段。  
Outage超狀態(tài)
在 GPS時間及空間上之精度釋度值發(fā)生了超過特定的最大值。   --------------------------------------------------------------------------------  

P  
Phase delay 相位延遲
其視電離層之電子含量且會影響載波訊號。  
Perigee近地點
在地心軌道上當距離地心為最短時之點。
Phase lock 相位鎖定
一種由參考訊號真正相位制成之發(fā)頻器訊號相位的技術。借著先比較二種訊號之相位,再以比較結果之相位差訊號去修正參考發(fā)頻器率并消除其相位差。
Phase observable相位觀測
見重建載波相位(Reconstructed carrier phase)。
P- code P電碼
精確(或受保護的)GPS電碼----10. 23 MHz GP S載波上虛擬隨機之雙相位調制的一甚長系列(約10的14次方bits),其大約 267天重復一次。每一 GPS衛(wèi)星 P電碼的每周部份是特定唯一的,且每周重新設定。  
Polar motion極動
對應于地球固體之地球瞬時旋轉軸的運動。不規(guī)則以約1 5公尺的振幅作圓運動,其主要周期為 430天。
Precise positioning service (PPS)精確定位服務
利用雙頻道 P電碼, GPS所能提供動態(tài)定位精度之最高等級。    
Pseudolite虛擬站
地面差分 GPS測站,能發(fā)射與真正衛(wèi)星類似結構的訊號。  
Pseudorandom noise (PRN) code虛擬隨機雜電碼
二進制系列群中的任何一組,其呈現(xiàn)似噪聲的性質。重要的是此系列具有最小值之自動關聯(lián),零延遲(Zero Lag)除外。  
Pseudorange 虛擬距離
時間位移需在接收儀中產生 GPS電碼的復制,然后與接收儀之 GPS電碼排列(相關)。時間位移是訊號,在接收儀時系中測得之接收時間與在衛(wèi)星時系中測得之發(fā)射時間,兩者間之差。  
Pseudorange difference 虛擬距離差
(參考重建載波相位 Reconstructed carrier Phase)。
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R  
Receiver channel 接收儀頻道
在 GPS接收儀中,電波頻率、數值硬件與軟件需從一 GPS衛(wèi)星上追蹤兩 GPS載波頻率之一的訊號。  
Reconstructed carrier phase重建載波相位
輸入的(經都 卜勒位移的)GPS載波相位與接收儀產生的(名為固定的)參考頻率相位,兩者之的差。
對動態(tài)定位而言,重建載波相位取樣于接收訊息電碼之時系,而在重建載波相位中連貫的電碼時系間之差為,這些電碼時系在衛(wèi)星到接收儀間距離改變的量測,常稱為虛擬距離差(Pseudorange
difference 或 Delta pseudorange)。對靜態(tài)定位而言,重建載波相位取樣于接收儀時表中決定之時系。
重建載波相位是依連續(xù)整合輸入訊號的都 卜勒位移而改變,其整合是基于衛(wèi)星與接收儀參考發(fā)頻器間頻率偏移而整合。一旦原始距離(或相位不明確值)決定了,重建載波相位能與衛(wèi)星至接收儀間距離相關。在 GPS載波(L1為19公分)一波長之距離變化會造成在重建載波相位中一循環(huán)的改變。
Relative positioning 相對定位
見差分定位(Differential positioning)  
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S  
S-code S電碼
參考 C/A電碼(C/A Code)。  
Static differential GPS靜態(tài)差分 GPS  
由兩個(含)以上接收儀,進行較長時間(通常為半小時以上)之測量,其包含了一組接收儀問基線向量之決定。  
Satellite constellation衛(wèi)星分布
一個系統(tǒng)(如GPS系統(tǒng))的整組衛(wèi)星在太空中的安排。
Satellite configuration衛(wèi)星配置
對某一特定或一組使用者,在某一時刻衛(wèi)星分布的狀態(tài)。
Siderial day 恒星日
春分點連續(xù)兩次過上中天的時間段。  
Simultaneous measurement同時觀測
在時系完全相等的基礎上做的觀測,或時系非常接近以至時間誤差差可藉觀測方程式中之改正項調整,而不須借著參數估算:  
Slow switching channel慢速轉換頻道
一轉換頻道其繼起之期間太長,以致不允許載波合成成拍相位整數部份的恢復。
Solar day太陽日
太陽連續(xù)兩次過上中天的時間段。
Spheroid旋轉球體
參考旋轉橢球體(Ellipsoid)。
Spread specctrum systems散開光譜系統(tǒng)
一種傳送訊號分散在一頻率波段的系統(tǒng)。其波段比傳送資料需之最小波段寬更寬。
Squaring-type channel 乘方型頻道
一種 GPS接收儀頻道是將接收訊號本身相乘,以獲得無電碼調制之載波的第二次調和。
Standard positioning servise (SPS)標準定位服務
用單頻 C/A電碼, GPS所能提供之動態(tài)定位精度水準。
Static positioning靜態(tài)定位
不考慮軌道之有無,決定點位置的定位應用。
Switching channel 轉換頻道
藉由一些將訊息資料速率較慢或相等的衛(wèi)星訊號,依序排列之一種接收儀頻道。  
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T
Translocation 轉位 參考差分定位(DifferentiaI positioning)。
True anomaly真近點離角
在軌道面上,從地心量起,由近地點到衛(wèi)星瞬時位置之角距離。
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U  
Use equivalent range error (UERE)使用者等距離差
假設誤差來源與其它誤差來源不相關,從個別誤差來源轉換成距離單位之距離量測誤差。
Universal time世界時(格林威治子午圈之地方太陽時)
UT世界時之縮寫。
UTO直接由星體觀測和世界時、恒星革之間固定的數值關系導出之世界時。
UT1 UT0經過極動改正。  
UT2 UT1經過在地球轉速上季節(jié)性變化之改正。
UTC世界時坐標,統(tǒng)一的原子時間系統(tǒng)藉補償與 UT2保持非常接近。
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V  
Vernal equinox春分點
即天球赤道與黃道的交點。由此點起太陽赤緯開始增加。
Vertical垂線
任意一點與大地水準面垂直的線,其為重力線的方向。
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Z  
Z-count word 2 Z-計數字
在 GPS傳送訊號中,下一個資料子結構〔 Data Subframe)前緣之 GPS衛(wèi)星時表時間,通常以 6秒之整數表之。
 
 
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GPS官方資料

90年開始,隨著GPS從海灣戰(zhàn)爭逐漸走向民用市場,它在眾多領域表現(xiàn)出的巨大優(yōu)勢與適應性吸引了大批公司紛紛涌入這一市場,大量技術人員爭相研究這一課題。通信技術與計算機技術對衛(wèi)星導航技術應用推波助瀾,以GPS為核心的衛(wèi)星導航定位技術應用在中國經過15年左右的歷程,正向更高層次、更廣闊領域發(fā)展。

應用領域極其廣泛

中國衛(wèi)星導航定位技術的應用,始于GPS衛(wèi)星系統(tǒng)。雖然中國同歐洲一樣在努力營建自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng),2000年中國已成功發(fā)射北斗一號雙星系統(tǒng),成為世界上第三個擁有衛(wèi)星導航系統(tǒng)的國家,歐洲也正在實施Galileo計劃,但目前在中國,絕大多數應用仍然以GPS為核心,應用相關市場至少95%以上,這種情況在短期內不會改變。


目前,中國衛(wèi)星導航技術應用領域十分廣闊,已滲透到許多嶄新的行業(yè)。通信行業(yè)用GPS做時間同步測控;電力、有線電視、城市地下管道采用GPS布設線路;交通、運輸部門用GPS等相關集成技術營建ITS系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng);公安、銀行、醫(yī)療、消防等用GPS營建緊急救援或報警系統(tǒng);汽車、船舶用GPS導航;GIS數據提供商用GPS采集地理信息相關數據,并提供位置信息相關服務(LBS);廣播電視行業(yè)用GPS與羅盤制造衛(wèi)星電視定向接收天線;電子商務領域,GPS甚至應用于CRM客戶管理和物流配送體系中;而電腦制造商、通訊設備商正在推動通訊、電腦、GPS一體化的各類移動信息終端應用?,F(xiàn)實的應用已經使衛(wèi)星導航技術從專業(yè)化領域走向了大眾化應用的廣闊前景,這也使得衛(wèi)星導航技術逐漸成為通信、互聯(lián)網之后的第三個IT新增長點。

據有關部門統(tǒng)計,GPS接收機相關產品的擁有量8萬臺左右,航海型約有5萬臺左右,應用數量最多;車載型以每年200%的速度遞增,發(fā)展最快;手持型各類個人消費終端產品形態(tài)極為豐富,最具誘惑力。

據北斗星通公司市場的研究結果,目前中國市場中從事衛(wèi)星導航定位產品與服務的公司約500家左右,市場容量在98年之前每年約30%的速度遞增,98年之后每年以50%左右的速度遞增,2000年市場總量約有10億人民幣,2001年預計15億左右,到2003年市場總量將達到32億左右。其中,在今年的市場中,至少有50%左右的市場份額不是傳統(tǒng)的衛(wèi)星導航定位產品,而是軟件、系統(tǒng)集成等增值服務。

市場定位逐漸細化

中國衛(wèi)星導航領域在產品與技術服務的發(fā)展方向上,已逐漸細分,初步出現(xiàn)市場定位上的差異:GIS數據供應商和地圖供應商提供位置相關數據和數字地圖服務;服務運營商以各種應用服務系統(tǒng)為基礎提供基于位置的相關信息綜合服務;產品供應商和服務系統(tǒng)集成商提供產品、技術和系統(tǒng)集成服務。作為一個新興產業(yè),其層次分明的價值鏈分化與完善,標志著這個極具生命力的產業(yè)正走向成熟。
 
技術集成和資源整合是應用的關鍵

GPS的應用深入,與逐年來通信技術和計算機技術的速猛發(fā)展息息相關,通信網絡的完善,移動通信技術如3G、藍牙、WLAN等的發(fā)展,INTERNET的普及,嵌入式移動芯片、嵌入式操作系統(tǒng)及移動數據庫技術發(fā)展等等,都為GPS的應用奠定了基礎。

充分利用各種衛(wèi)星系統(tǒng)、各種通信網絡和INTERNET網絡所提供的豐富資源,把各種資源進行恰當的整合;消化和吸收多元化跨專業(yè)技術,把各種技術無縫集成服務于用戶,這是衛(wèi)星導航技術更加深入應用的關鍵。

目前存在的主要問題

1電子地圖成為制約衛(wèi)星導航應用發(fā)展的瓶頸 我國目前還沒有頒布統(tǒng)一的地理信息標準,導航產品生產廠商大多使用自己開發(fā)生產的電子地圖。這些電子地圖一般相互不兼容;由于保密、主權、產權等方面的原因,利用電子信息制作電子地圖,要受到諸多限制,地理信息系統(tǒng)(GIS)的制作成本高,且時間周期較長,難以適應城市建設發(fā)展較快的客觀情況,造成地理信息難以適時頒布,這已成為衛(wèi)星導航技術在各領域推廣應用中進一步發(fā)展的瓶頸。

2頻率資源有限,利用極不合理 移動載體動態(tài)管理系統(tǒng)需要占用無線電頻率資源,由于沒有統(tǒng)一規(guī)劃,每建立一個系統(tǒng),就要占用一些頻率資源,而在地區(qū)和行業(yè)重復建設,頻率資源不能共享,造成無線電頻率資源的浪費。更嚴重的是由于頻率使用的不合理,有些衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)對民航通信和其它通信系統(tǒng)的正常通訊造成嚴重干擾,給國家財產和人民的生命安全構成巨大威脅。

3產品市場沒有形成標準,無序無展 相關產品,特別是軟件產品沒有形成統(tǒng)一的標準規(guī)范,各部門間、各行業(yè)間各行其是,以小作坊的方式自己搞產品,需要什么就臨時做一個,既形不成規(guī)模,也對應用不利,質量和售后維護都無法控制。 在眾多的應用中,最近幾年提的最多的、應用發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮挠腥齻€方向:一是以車載導航為核心的移動目標監(jiān)控、管理與服務市場,二是以差分定位技術為核心的差分網建設,三是以個性化移動信息終端為核心的移動導航產品市場,以下分別對其論述。
 
1 移動目標監(jiān)控、管理與服務市場的應用與發(fā)展

1.1 應用市場概況:


據不完全統(tǒng)計,近年來我國各地建設的移動目標跟蹤系統(tǒng)達到數百個,入網車輛達到5~6萬輛,還包括一定數量的船舶監(jiān)控系統(tǒng)。從行業(yè)上劃分,廣泛應用于公共安全、醫(yī)療急救、消防救災、公路管理、交通運輸、財產防盜以及其他相關部門。由于集成了實時定位能力,有效地提高了上述部門的效率、避免了大量錯誤決策帶來的損失、帶來了可觀的經濟及社會效益。經過多年的培育與探索,移動目標監(jiān)控管理系統(tǒng)的批量需求市場已經顯現(xiàn),開始進入快速發(fā)展的指數增長期。一旦這個巨大的市場啟動,預計將是每年數十億記的市場規(guī)模。


1.2 移動通信和地圖是應用的基礎


中國移動目標監(jiān)控管理系統(tǒng)的建設具有鮮明的中國特色。例如,在關鍵的數據通信技術方面,中國的發(fā)展融合了歐美各國發(fā)展的特點。中國具有世界上最大的移動通信市場,移動通信技術的研究與開發(fā)極大地促進了依托于移動通信網絡的監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。根據系統(tǒng)規(guī)模不同,中國建設了依托常規(guī)電臺(VHF/UHF)、集群通信系統(tǒng)、蜂窩系統(tǒng)(GSM、CDPD)以及衛(wèi)星系統(tǒng)等各具特色的監(jiān)控系統(tǒng)。未來的GPRS、3G的應用預計也將很快提上議事日程。

此外,本地化的GIS技術的發(fā)展也是中國移動目標監(jiān)控管理系統(tǒng)的一個亮點。適應大規(guī)模、廣大地域移動目標監(jiān)控的需要,中國的地理信息系統(tǒng)技術研究從傳統(tǒng)GIS向多維GIS、Web GIS、嵌入式GIS等方向發(fā)展。

1.3 基于位置的綜合信息服務是未來發(fā)展的方向

由于政府、企業(yè)的信息化管理水平不斷提高,以及個性化信息服務需求的增長,一些先進企業(yè)已經從單一功能的移動目標監(jiān)控、報警管理轉向功能更加豐富、面向市場更加廣闊的基于位置的管理與服務技術研究及系統(tǒng)開發(fā)建設,無疑這順應了國際上先進的技術潮流。以2000年以來中國發(fā)展最快的物流領域為例,許多為大型物流企業(yè)服務的移動目標監(jiān)控系統(tǒng)已經與企業(yè)內部其他管理數據庫(如倉儲、貨源)結合,形成統(tǒng)一的基于位置的職能管理平臺。在中國,已有一些以地理信息系統(tǒng)及數據庫業(yè)務為主的公司進行了大量的工作,并出現(xiàn)了一些示范系統(tǒng)?;谖恢玫闹悄芄芾恚↙ocation Based Intelligence)擴大了衛(wèi)星導航定位技術的應用領域。

更廣闊的市場在于面向公眾的服務領域,基于位置的信息服務(Location Based Service)無疑將是未來衛(wèi)星導航定位技術最廣闊、最具潛力和最引人注目的發(fā)展方向之一。這方面的系統(tǒng)在中國也已開始醞釀,并出現(xiàn)了一些類似Telematics概念的系統(tǒng)雛形,為汽車擁有者提供財產監(jiān)控、導航服務、報警尋車等服務,并考慮了娛樂、交通信息提供、信息定制、移動辦公等應用框架。

1.4 導航定位綜合信息服務系統(tǒng)的應用模式

目前,在中國一批有遠見、有實力的公司已經充分認識到這一遠大前景。以信息服務產業(yè)為牽動,提出推動豐富的信息增值服務、建立國家級信息服務平臺體系的宏大構想。這種大規(guī)模信息服務系統(tǒng)的總體框架圍繞著公用移動通信網絡和衛(wèi)星通信兩個方向均已有了長足進展。

首先,基于GSM網絡的Telematics綜合信息服務系統(tǒng)正在國內各地興起,這些類似于歐洲體制的系統(tǒng)已不同于以往面向單一應用群體的小規(guī)模系統(tǒng),而是整合各種信息資源,可以大規(guī)模地為不同用戶提供個性化的信息服務。例如新近建立的招商迪辰系統(tǒng),以Web GIS應用為基礎,整合了物流管理的各方面相關資源,向企業(yè)物流、第三方物流以及城市配送企業(yè)提供可定制的個性化整體解決方案及信息服務。隨著城市應用需求的增加,此類系統(tǒng)預計數年內用戶將達到數百萬的規(guī)模,并且可能隨著技術的進步,轉向依*更加先進的GPRS、CDMA乃至3G網絡。

另一方面,北斗星通公司也正在與中國的北斗系統(tǒng)運營部門密切合作,建立"集團用戶網絡信息服務系統(tǒng)"的公用衛(wèi)星導航定位信息服務平臺,主要面向北斗導航定位衛(wèi)星覆蓋范圍內的長途運輸車輛、船舶等,提供導航、通信服務,同時也可作為公用服務平臺,面向社會其他領域提供個性化的系統(tǒng)服務。

上述第一種系統(tǒng)是基于中國移動通信網絡的大規(guī)模布設,以及移動通信系統(tǒng)服務能力的不斷完善,其應用主要集中在城市及其周邊、發(fā)達地區(qū)等,以城市內部、小范圍服務區(qū)域為主要特色,提供大信息量的密集服務。第二種系統(tǒng)主要基于中國北斗導航試驗衛(wèi)星的成功發(fā)射,服務主要面向城間及海上大范圍應用。相信在可以預見的將來,基于移動通信網以及衛(wèi)星通信網絡的兩類系統(tǒng)互相補充,甚至互相合作,聯(lián)合運營,將成為中國移動目標監(jiān)控管理與信息服務系統(tǒng)的發(fā)展特色與主要模式。

2 廣域、局域、微型差分網建設

20世紀90年代以來,隨著GPS用戶對定位精度要求的不斷提高,有關科研院所加強了對GPS差分定位技術的研究,并取得了較好的結果,因此,GPS技術的應用得到了迅速的發(fā)展,高精度的靜態(tài)定位結果已達到了0.01ppm,實時動態(tài)定位精度也達到了1cm+1ppm。1998年,北斗星通公司根據對GPS技術應用的理解,提出了廣域、局域、微型差分網的概念,這與許多專家的觀點和見解不謀而合。

2.1 微型差分網

目前,GPS用戶通常使用微型差分網的方式來進行監(jiān)控定位,它由1個基準站和若干個移動站組成,一般作用距離50km左右,不超過100km。使用該方式工作,配置靈活,投資較少,實時相對定位精度從米到厘米級,事后處理的相對精度甚至可達毫米級,進行實時差分時,數據通訊通常采用單頻點的數傳電臺。

多年來北斗星通的NovAtel 高精度產品使用微型網的方式在眾多的領域得到了廣泛的應用,這些領域包括:地質礦產勘探、港口管理、飛機校飛、GIS數據采集、香港青馬大橋的監(jiān)測、水庫大壩監(jiān)測、精細農業(yè)、交通管理、工程測量、大地測量和軍事領域等。

我們認為,隨著GPS接收機性能的不斷改進和軟件算法的不斷優(yōu)化,GPS微型差分網這種工作模式將在更多的領域得到廣泛的應用。

2.2 局域網

局域差分(LADGPS)是在局部區(qū)域內布設一個GPS差分網,網內由若干個差分GPS基準站組成,通常還包含至少1個監(jiān)控站。處于該局域內的用戶可根據多個基準站提供的改正信息,經平差后求得自己的改正數。它的作用距離一般在200~300km內,如我國沿海建設的信標差分網。

目前,隨著數字城市概念的提出,GPS信息已成為數字城市的最基本信息,因此,如何綜合管理和利用城市GPS信息已成為數字城市建設的一件緊迫性的工作。根據我們的理解,原來意義的局域GPS網就已開始向局域GPS綜合應用網方向發(fā)展,它將當前衛(wèi)星導航技術、氣象學、測繪學、地理信息系統(tǒng)與現(xiàn)代通訊技術等有機結合在一起,這種新型局域綜合網,不僅可以改進城市區(qū)域氣象數值預報的效果、積累精確的地殼變形和地面實測數據,對監(jiān)測預報局部地區(qū)天氣和環(huán)境的氣候演變、防御海侵等自然災害具有深遠意義,同時綜合局域網的建立還將使城市大地測量控制網的精度達厘米量級,這將為城市市政建設、工程建設、交通運輸等各行各業(yè)的GPS定位和導航系統(tǒng)的建立,提供強有力的技術支持和全方位的日常服務。

2001年國家建設部已確定了12個城市為數字化試點城市,目前,我國的深圳、上海和重慶等地作為試點城市已部分建成和正在建設這樣的城市綜合GPS網,北京等其它城市也已開始進行方案的論證,相信隨著GPS相關技術的發(fā)展和數字化城市試點的成功,未來的GPS綜合局域網的建設將在中國的城市建設中發(fā)揮越來越重要的作用。

2.3 廣域網

廣域差分(Wide Area DGPS,WADGPS)技術的基本思想是對GPS觀測量的誤差源加以區(qū)分,并對每一個誤差源分別加以"模型化",然后將計算出來的每一個誤差源的誤差修正值(差分改正值),通過數據通訊鏈傳輸給用戶,對用戶GPS接收機的觀測誤差加以改正,以達到削弱這些誤差源的影響,改善用戶GPS定位精度的目的。

由于廣域差分主要是遠距離的GPS差分應用,它的作用距離一般在1000km以上,廣域網的建設應當屬于國家投資行為。

2.4 廣域增強系統(tǒng)

北斗星通參與了中國的WAAS項目的前期工作,對廣域增強系統(tǒng)(WAAS)的技術及應用有較好的理解。廣域增強系統(tǒng)是為民航航線飛行及最終著陸階段飛行而建立的一個高精度導航系統(tǒng)。如諾瓦泰公司的WAAS接收機是專門為WAAS系統(tǒng)的參考站而設計的,它可以滿足WAAS系統(tǒng)的精度和功能要求。

它的主要工作方式是將主控站所計算得到的廣域差分改正信息,通過地球同步衛(wèi)星,該同步衛(wèi)星以GPS的L1頻率為載波,將上述差分改正信息當作GPS導航電文轉發(fā)給用戶站,由于數據傳輸鏈所采用的載波頻率和GPS衛(wèi)星的信號一致,因此用戶GPS接收機可以直接接收到WAAS中的差分改正信息而無需外加同步衛(wèi)星信號的實時傳輸能力強,而且可以覆蓋很大的區(qū)域,從而較好地解決了主控站與播發(fā)站,播發(fā)站與用戶站間的數據傳輸問題。

廣域增強系統(tǒng)建成后,除向用戶提供導航定位信息外,還能給用戶提供定位系統(tǒng)的完整性和可*性信息,從而可確保用戶使用導航定位的安全可*,這點對飛行導航尤其重要,另外,數據處理中心站存儲的大量數據還可為GPS氣象學、地球形變監(jiān)測、高精度的GPS控制網的建立等應用提供大量寶貴的原始資料。

3 各類移動信息終端產品的應用與發(fā)展

社會及技術的進步,信息的加速流動,極大地提高了人們的活動范圍,也刺激了對位置相關信息的需求,嵌入定位功能的移動信息終端產品逐漸走入人們的視線。

隨著衛(wèi)星導航定位設備的小型化甚至芯片化,各種嵌入式電子產品種類極大豐富,并與人們的生活越來越緊密地結合在一起。其中代表性的產品有以下三種形態(tài):

3.1 車載自主導航產品

車載自主導航系統(tǒng)是衛(wèi)星導航定位產品最大的應用領域。美國、歐洲和日本的車載導航儀產品已經日益走向成熟,形成了規(guī)模化的市場需求。相比之下,中國的車載自主導航產品市場剛剛啟動,許多產品尚處于實驗室研發(fā)階段。但是中國地域遼闊、人口眾多,又具有巨大的潛在汽車消費市場,因此隨著未來經濟的發(fā)展,中國的車載自主導航產品具有廣闊的市場空間。

3.2 移動監(jiān)控終端產品

集成了衛(wèi)星定位設備與移動通信組件的移動監(jiān)控終端產品是一類特殊的應用產品,是移動目標監(jiān)控系統(tǒng)的關鍵部分。根據應用場合的不同,也具有不同的設計形式。既有用于集裝箱等貨物跟蹤的隱蔽式安裝產品,也有集成了語音通信、數據報告、報警、遙控等功能的綜合車載平臺。

隨著產品成本的不斷降低,未來甚至可能很快出現(xiàn)供兒童、老人等特殊人群使用的可佩帶監(jiān)控終端產品。

3.3 各種生活消費類電子產品


如果說車載導航儀與移動監(jiān)控終端還屬于應用方向比較單一的產品,那么各種生活消費類電子產品卻可以用"百花齊放"來形容。國際上先進的產品在中國都已出現(xiàn)和應用,加深了中國大眾對于衛(wèi)星導航定位產品的市場認識。

3.4 移動信息終端的發(fā)展趨勢

定位功能大有嵌入各種人們日常用品的趨勢。傳統(tǒng)的手持GPS接收機功能與種類不斷豐富,例如Garmin公司去年推出的Garmin eMap,開始集成了數字地圖。新的形態(tài)也不斷出現(xiàn),有集成了GPS和數字地圖的手機產品,有隨身攜帶的GPS手表,以及更多的基于Pocket-PC、PDA的集成產品。由于受到芯片技術、集成技術水平的限制,目前國內在信息終端產品方面的工作主要集中以軟件開發(fā)為主,集中在車載自主導航以及基于Pocket-PC的移動信息終端方面,并通過積極的國際合作,引進、消化和吸收國際先進技術,取得了一批先進的技術成果,為此類產品進一步的自主設計開發(fā)打下了堅實的基礎。

信息終端不僅僅是個性化應用的獨立設備,也是未來隨身信息服務系統(tǒng)的基礎與載體??梢灶A期,在中國市場上移動信息終端設備的發(fā)展方向也會緊隨國際發(fā)展的大趨勢,向著衛(wèi)星定位、Pocket-PC、嵌入式導航系統(tǒng)等綜合集成的方向發(fā)展。同時,適應車輛導航、貨物跟蹤、個性化信息服務、安全產品等不同領域的需求,將出現(xiàn)各種不同組合、不同形態(tài)的產品系列,以滿足市場需求。相信隨著大框架的移動信息服務系統(tǒng)的建立,移動信息終端產品將更加豐富、更加普及。顯然,設備的小型化、易用性、低成本是嵌入式衛(wèi)星定位設備在移動信息終端中成功發(fā)展與應用的必備條件。

綜上所述,衛(wèi)星導航定位應用市場在中國有著巨大的發(fā)展?jié)摿?,已逐步走向專業(yè)分工、產業(yè)價值鏈分化、服務內容不斷豐富的大產業(yè)之路。隨著中國北斗一號試驗衛(wèi)星成功發(fā)射和正在著力研究開發(fā)的第二代中國導航衛(wèi)星系統(tǒng)(CNSS),中國將成為世界導航強國,衛(wèi)星導航市場的發(fā)展前景將更為廣闊。

希望政府部門、衛(wèi)星導航產業(yè)界同仁、各行各業(yè)用戶及國外同行加強合作、廣泛溝通,讓我們共同推動這一美好產業(yè)的發(fā)展。中國衛(wèi)星導航事業(yè)前途無量!
 
 
手持式GPS的主要作用:

1. 定位:即通過接收衛(wèi)星信號來確定該地的經/緯度、高度等信息,在GPS中把所定位的坐標點稱作“航點”。這些“航點”你可以命名后儲存在GPS上。

2. 航線的繪制:儲存在GPS上的一些“航點”用直線相互連接起來的一條線條,我們稱其為“航線”。繪制一條“航線”其實就是引用部分“航點”的集合。

3. 航跡圖的繪制:所謂“航跡圖”也就是GPS移動軌跡的水平投影圖。一般手持式GPS均具備實時自動地記錄航跡圖的功能。

4. 單點導航:GPS可以快速地顯示出與目標“航點”的直線距離及方位角等參數,利用這些參數就可以起到單點導航的作用。

5. 航線導航:航線導航其實是由多個單點導航所組成的,每次GPS只顯示下一個“航點”的距離及方位角,直至到達目標“航點”為止。

6. 原路返回功能:先由GPS實時自動地記錄所走路線的“航跡圖”,然后GPS可以自動地將所記錄的不規(guī)則的“航跡圖”,簡化成由若干個臨時航點(轉折點)與直線相互接起來的臨時航線。再利用“航線導航”的方法就可以準確地返回原路了。

手持式GPS的一些功能解釋

GPS全球定位系統(tǒng)是由美國政府上個世紀70年代開始籌劃,上世紀90年代開始逐步完善并投入商業(yè)服務。整個GPS系統(tǒng)是由24顆衛(wèi)星組成的,其中3顆衛(wèi)星是備用的。由于地球是個球體,并且還在不停地自轉,所以在理論上,同一時刻GPS最多只能接收到12顆衛(wèi)星。一般在空曠的野外實際使用中,手持式GPS可以接收到8顆左右的衛(wèi)星信號,白天和晚上差別并不大。手持式GPS一般只適用于室外,如果你想在車內、室內等場所使用的話,則必須加裝外接天線。GPS接收衛(wèi)星信號是免費的,這點有別于衛(wèi)星電話、手機、衛(wèi)星電視(部分)的收費使用。

GPS如果只能接收到2顆以下的衛(wèi)星信號,則無法進行定位。如接收到3顆衛(wèi)星信號,則可以進行二維定位,這時能確定經度和緯度的座標。如接收到4顆以上的衛(wèi)星信號,則就可以進行三維定位,三維定位除了能確定經度、緯度座標以外,還可以確定海拔高度。GPS接收到的衛(wèi)星數目越多、信號越強,則定位精度就越高。由于從去年開始美國已經把SA功能給關閉了,所以現(xiàn)在的水平定位精度大概在15米左右,海拔高度的誤差會大一點,據說是水平誤差的2—3倍。

SA其實是美國政府為了限制民用GPS的精度而故意增設的一個功能,在SA開啟的情況下,GPS的水平精度只能達到100米左右,由于各方反對等原因,從去年開始SA功能已經關閉,但不能排除戰(zhàn)爭期間SA功能重新開啟的可能性。


GPS本身并沒有指北針功能,也就是說在靜止的狀態(tài)下,GPS并不知道自己的方位,只有在作直線運動時,GPS才能顯示出運動的方向。GPS是每隔1秒鐘自動更新一次信息。

普通的手持式GPS可以存儲“航點”500個以上,“航跡點”1024個以上,“航跡圖”1—20幅,“航線”1—20條,而每條“航線”最大航點數是有限制的,一般在50個“航點”左右。當然GPS的內存越大,可記錄的內容就越多,價格也越昂貴。

GPS除了上面所講到的六大基本功能以外,它還可以快速計算出兩個“航點”之間的直線距離,航行(運動)速度,航行(運動)時間,航跡或航線所包圍的大地面積(水平投影),日出/日落時間等等。我們知道由于地球表面的不規(guī)則性,所以GPS所顯示的這些數據是有誤差,只能起到參考的作用。


在實際使用中,只有GPS在接收良好的狀態(tài)下,航跡圖記錄才會是一條連續(xù)的曲線。事實上航跡圖往往會出現(xiàn)斷裂,這是因為有可能你穿越了立交橋、隧道,或進入了室內、茂密的森林、高樓的遮擋等等,這點需特別注意。GPS除了正常的供電電池,機內還會有個電池用于內存資料的保存,其壽命一般在10年左右。

有些高檔的手持式GPS還帶有大比例尺地圖功能,帶有地圖功能的GPS必須配有大容量的內存,高分辨率的顯示屏,并且能與電腦進行連接。有了大比例尺地圖的GPS后,你就可以很直觀地知道自己隨時隨地所處的位置了。但目前國內大比例尺的城市地圖非常缺少,而且需要另外購買,價格昂貴,這樣就顯得華而不實。針對真正的戶外運動者來說,帶地圖的GPS其實用處并不大。

還有些品牌的手持式GPS內置了氣壓計,這樣做的目的據說是有助于提高海拔高度的測量精度。(一般來說非專業(yè)用途的海拔表,幾乎都是利用氣壓變化的原理來估算海拔高度,隨著海拔高度的升高,大氣氣壓以及環(huán)境溫度就會降低,而這種測量方法的精度是令人擔心的。)

大多數的手持式GPS均可與電腦的RS-232接口(串口)相連接,用于上/下載城市地圖、航跡圖、航線圖及航點等資料。而一般GPS與電腦的連接線只是作為可選配件,你需要另外花錢購買的。GPS所顯示的時間均為衛(wèi)星發(fā)送的標準時鐘信號,校對時間可是絕對精確哦。

另外,市場上所售的中文GPS機,可分為中文漢化機和帶中文字庫機兩種,后者可以輸入中文字,這樣就可以用中文來命名“航點”了,這點非常類似手機。

手持式GPS的選購要點


手持式GPS目前在國內市場上主要有GARMIN(高明)、MAGELLAN(麥哲倫)兩大公司的產品,CASIO(卡西歐)公司有一款手表型GPS機。另外,還有配合掌上電腦用的GPS接收頭,品牌好象比較雜。

大多數的手持式GPS均具有防水、防震、防凍、耐高溫等功能,有些甚至還可以浮在水面上。如果你用的是掌上電腦配GPS接收頭的話,那這方面的功能就要差很多,這主要是受到掌上電腦的限制。當然,從另一方面來說,用掌上電腦配GPS的優(yōu)點也是很明顯的,內存大,可擴充性,與電腦連接方便,上/下載地圖等資料更容易。

GPS定位時間一般會有幾個參數

(1)自動定位時間:新機開機、長期不用或地理位置有很大變化重新開機后,GPS需要自動定位,一般時間在5分鐘左右。

(2)冷啟動時間:這也是最常用到的衛(wèi)星定位方法。一般時間在1分鐘之內。

(3)熱啟動時間:在距離上次冷啟動不超過4小時內再開機需要定位的時間。時間一般在15秒左右。

GPS的接收靈敏度很重要,有些GPS在車內、室內、飛機的窗邊也能進行衛(wèi)星定位。在茂密的森林中能準確地進行衛(wèi)星定位,這點對戶外運動愛好者尤為重要。

手持式GPS機一般使用的是5號電池2節(jié)或4節(jié),耗電量在1W左右,用堿性電池一般可使用5—10小時,如果打開顯示屏的背光功能,則使用時間會大大縮短。

不帶地圖的手持式GPS目前國內價格在1500元—3000元左右,帶地圖的手持式GPS 價格在3000元以上,電腦連接線500元左右,配掌上電腦用的GPS接收頭價格約2000多元。現(xiàn)在國內銷售的手持式GPS的定位精度一般都差不多,至于內存當然是越大越好,耗電差別也不是很大。如果你從未接觸過GPS,英語的能力又一般,建議可以去買個中文機;如果你對GPS已經有了一定的認識,并且使用過GPS,那就建議你買個英文機吧,畢竟會省不少銀子啊。

 
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