GPS导航定位系统图片_车载导航GPS定位

文章导读:

• 1、卫星定位系统的定位系统
• 2、GPS定位的原理
• 3、世界上有几种卫星导航系统？
• 4、车载导航仪怎么定位
• 5、什么叫做卫星定位系统？怎么样定位的？

卫星定位系统的定位系统

（positioning system by satellite）利用卫星进行无线电定位的系统。可分为静止卫星定位系统和非静止卫星定位系统两大类。

静止轨道卫星定位系统 一般采用有源定位方式，是由相距较远（卫星与地心连线的夹角应大于30°）的2颗或3颗静止卫星、中心地球站及移动用户终端组成。当已知静止卫星的位置、用户的海拔标高，并能测得2颗或3颗静止卫星到用户终端的距离，从而根据几何学三维坐标确定位置的原理可对移动用户终端进行定位。2颗静止卫星构成的定位系统只能获得用户的二维坐标，因此需要知道用户的海拔标高。3颗静止卫星构成的定位系统可直接获得用户的三维坐标。

该系统的定位精度误差一般在几十米，距离赤道越近误差越大，可达百余米。对卫星的仰角过小的高纬度地区或卫星非覆盖区，静止卫星定位系统不能定位。在有源定位方式中，用户终端应具有收发能力和应答功能。中心站通过测量用户的应答信号经不同卫星返回的时间，可求出移动用户的三维空间坐标，自动给出经度和纬度显示，从而实现中心站对用户的定位。这种系统，通常在完成定位的同时，还具有一定的双向数据传输功能。适用于大范围移动车辆的调度。因为是有源定位，移动用户的数量将受限于系统的设计容量。

中国的“北斗”系统属于静止卫星定位系统。

非静止轨道卫星定位系统 一般是由中、低轨上的多颗卫星（星座）和移动用户终端构成的无线电定位系统。通常采用无源定位方式，即依靠定位接收机接收来自多颗卫星的导航定位信号进行自定位。典型的系统如美国的GPS和前苏联的GLONASS。

GPS 定位系统的定义

GPS定位系统是指利用卫星，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，简称GPS(Global Positioning System)。GPS定位系统功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素;这三个要素缺一不可;通过这三个要素，可以提供车辆防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥等功能。

GPS定位系统是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的，它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样，GPS定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。

GPS定位系统的构成

空间部分(太空部分)

GPS定位系统的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。可见，GPS定位系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。

控制部分

GPS定位系统的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去;同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作;另外，主控站也具有监控站的功能。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。

用户部分(地面接收)

GPS定位系统的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。

以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS定位系统。

GPS定位系统的特点

GPS定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点，是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。

GPS定位的原理

GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速；另外，利用该系统，用户还能够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。

现实生活中，GPS定位主要用于对移动的人、宠物、车及设备进行远程实时定位监控的一门技术。GPS定位是结合了GPS技术、无线通信技术(GSM/GPRS/CDMA)、图像处理技术及GIS技术的定位技术，主要可实现如下功能：

1．跟踪定位

监控中心能全天侯24小时监控所有被控车辆的实时位置、行驶方向、行驶速度，以便最及时的掌握车辆的状况。

2．轨迹回放

监控中心能随时回放近60天内的自定义时段车辆历史行程、轨迹记录。（根据情况，可选配轨迹DVD刻录服务）

3．报警（报告）

3.1，超速报警：车辆行驶速度超出监控中心预设的速度时，及时上报监控中心

3.2，区域报警（电子围栏）：监控中心设定区域范围，车辆超出或驶入预设的区域会向监控调度中心给出相应的报警

3.3，停车报告：调度中心可对车辆的历史停车记录以文字形式生成报表，其中描述车辆的停车地点、时间和开车时间等信息，并可对其进行打印。

3.4，应急报警： 一旦遇有紧急险情（如遭劫等），请马上按动应急报警按钮，向监管中心报警，监管中心即刻会知道您处于紧急状态以及您所在的位置。经核实后，进入警情处置程序，助您脱险。（注：一旦应急报警按钮启动，此设备会立即关闭通话功能，但短信功能正常）

3.5，欠压报警，当汽车电瓶电压过低时，车载主机会自动向监控中心报警，由监控中心值班员提醒用户及时给车辆充电。

3.6，剪线报警，车辆主电瓶被破坏后或不能供电时，内置备用电池可维持产品继续工作，并向监控中心发送剪线报警。

4．地图制作功能

根据查看需要，客户可以添加修改自定义地图线路，以更好服务企业运行

5．里程统计

系统利用GPS车载终端的行驶记录功能和GIS地理系统原理对车辆进行行驶里程统计，并可生成报表且可打印。

6．车辆信息管理

方便易用的管理平台，提供了车辆、驾驶人员、车辆图片等信息的设定，以方便调度人员的工作。

7．短信通知功能

将被控车辆的各种报警或状态信息在必要时发送到管理者手机上，以便随时随地掌握车辆重要状态信息。

8．车辆远程控制

监控中心可随时对车辆进行远程断油断电，锁车功能。

9．车载电话

车载电话可以象普通手机一样拔打电话，调度中心可对此电话进行远程权限设置，即呼入限制、呼出限制、只能呼叫指定的若干电话号码。

10．油耗检测

实时监控车辆的油耗变化，并生成历史时段油量变化报表或油量曲线图，进而直观反映出油量的正常消耗与非正常消耗及加油数量不足等现象，达到油耗高水平管理，杜绝不良事件的发生。（需搭配油量传感器）

11．车辆调度

调度人员确定调度车辆或者在地图上画定调度范围，GPS系统自动向车辆或者画定范围内的所有车辆发出调度命令，被调度车辆及时回应调度中心，以确定调度命令的执行情况。GPS系统还可对每辆车成功调度次数进行月统计。 智能自检 车载终端可以进行自我诊断，一旦发生故障，就会向中心发出故障通知，方便工作人员维修，确保设备正常工作。

GPS计划始于1973年 ，已于1994年进入完全运行状态。GPS的整个系统由空间部分、地面控制部分和用户部分所组成：

空间部分（太空部分）

GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。

控制部分

GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。

用户部分（地面接收）

GPS的用户部分由GPS接收机、数据处理软件及相应的用户设备如计算机气象仪器等所组成。它的作用是接收GPS卫星所发出的信号，利用这些信号进行导航定位等工作。 以上这三个部分共同组成了一个完整的GPS系统。 GPS的信号

GPS卫星发射两种频率的载波信号，即频率为1575.42MHz的L1载波和频率为1227.60MHz的L2载波，它们的频率分别是基本频率10.23MHz的154倍和120倍，它们的波长分别为19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分别调制着多种信号，这些信号主要有：

C/A码

C/A码又被称为粗捕获码，它被调制在L1载波上，是1MHz的伪随机噪声码（PRN码），其码长为1023位（周期为1ms）。由于每颗卫星的C/A码都不一样，因此，我们经常用它们的PRN号来区分它们。C/A码是普通用户用以测定测站到卫星间的距离的一种主要的信号。

P码

P码又被称为精码，它被调制在L1和L2载波上，是10MHz的伪随机噪声码，其周期为七天。在实施AS时，P码与W码进行模二相加生成保密的Y码，此时，一般用户无法利用P码来进行导航定位。

Y码

见P码。

导航信息

导航信息被调制在L1载波上，其信号频率为50Hz，包含有GPS卫星的轨道参数、卫星钟改正数和其它一些系统参数。用户一般需要利用此导航信息来计算某一时刻GPS卫星在地球轨道上的位置，导航信息也被称为广播星历。

SPS和PPS是GPS系统针对不同用户提供两种不同类型的服务。一种是标准定位服务(SPSStandard Positioning Service)，另一种是精密定位服务(PPSPrecision Positioning Service)。这两种不同类型的服务分别由两种不同的子系统提供，标准定位服务由标准定位子系统(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服务则由精密定位子系统(PPSPrecision Positioning System)提供。

SPS主要面向全世界的民用用户。

PPS主要面向美国及其盟国的军事部门以及民用的特许用户。

在GPS定位中，经常采用下列观测值中的一种或几种进行数据处理，以确定出待定点的坐标或待定点之间的基线向量：

L1载波相位观测值

L2载波相位观测值（半波或全波）

调制在L1上的C/A码伪距

调制在L1上的P码伪距

调制在L2上的P码伪距

L1上的多普勒频移

L2上的多普勒频移

实际上，在进行GPS定位时，除了大量地使用上面的观测值进行数据处理以外，还经常使用由上面的观测值通过某些组合而形成的一些特殊观测值，如宽巷观测值（Wide-Lane）、窄巷观测值（Narrow-Lane）、消除电离层延迟的观测值（Ion-Free）来进行数据处理。 GPS的误差

我们在利用GPS进行定位时，会受到各种各样因素的影响。影响GPS定位精度的因素可分为以下四大类：

人为

美国政府从其国家利益出发，通过降低广播星历精度（ 技术）、在GPS基准信号中加入高频抖动（ 技术）等方法，人为降低普通用户利用GPS进行导航定位时的精度。

卫星星历误差

在进行GPS定位时，计算在某时刻GPS卫星位置所需的卫星轨道参数是通过各种类型的星历[7]提供的，但不论采用哪种类型的星历，所计算出的卫星位置都会与其真实位置有所差异，这就是所谓的星历误差。

卫星钟差

卫星钟差是GPS卫星上所安装的原子钟的钟面时与GPS标准时间之间的误差。

卫星信号发射天线相位中心偏差

卫星信号发射天线相位中心偏差是GPS卫星上信号发射天线的标称相位中心与其真实相位中心之间的差异。 GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。如图所示，假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式：上述四个方程式中待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。

di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。

△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。

c为GPS信号的传播速度（即光速）。

四个方程式中各个参数意义如下：

x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。

xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，

可由卫星导航电文求得。

Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。

Vto为接收机的钟差。

由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。

事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

车用导航系统主要由导航主机和导航显示终端两部分构成。内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少3颗所传递的数据信息，由此测定汽车当前所处的位置。导航主机通过GPS卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配，便可确定汽车在电子地图中的准确位置。

在此基础上，将会实现行车导航、路线推荐、信息查询、播放AV/TV等多种功能。驾驶者只须通过观看显示器上的画面、收听语音提示，操纵手中的遥控器即可实现上述功能，从而轻松自如地驾车。

世界上有几种卫星导航系统？

全球卫星导航系统国际委员会公布的全球4大卫星导航系统供应商，包括美国的全球定位系统GPS、俄罗斯的格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）、欧盟的伽利略卫星导航系统（GALILEO）和中国的北斗卫星导航系统（BDS）。

其中GPS是世界上第一个建立并用于导航定位的全球系统，GLONASS经历快速复苏后已成为全球第二大卫星导航系统，二者目前正处现代化的更新进程中；GALILEO是第一个完全民用的卫星导航系统，正在试验阶段；BDS已经具备了亚太区域的导航定位、授时服务功能，由北斗二号逐步过渡到北斗三号，处于全球化快速发展阶段。

除了上述4大全球系统外，还包括区域系统和增强系统，其中区域系统有日本的QZSS和印度的IRNSS，增强系统有美国的WASS、日本的MSAS、欧盟的EGNOS、印度的GAGAN以及尼日尼亚的NIG－COMSAT－1等。

扩展资料：

卫星系统介绍：

全球卫星导航系统也叫全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS），是能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的3维坐标和速度以及时间信息的空基无线电导航定位系统。包括一个或多个卫星星座及其支持特定工作所需的增强系统。

全球卫星导航系统在军事、资源环境、防灾减灾、测绘、电力电信、城市管理、工程建设、机械控制、交通运输、农业、林业、渔牧业、考古业、生活、物联网、位置服务中都有应用。

参考资料来源：百度百科-全球卫星导航系统

车载导航仪怎么定位

车载导航是利用车载GPS（全球定位系统）配合电子地图来进行的，它能方便且准确地告诉驾驶者去往目的地的最短或者最快路径。构成车载定位导航系统的各个部分： 能够导航的电子地图；地图数据的搜索和处；定位模块；地图配比；规定行走路径；路径引导；地图实时显示模块；人机交互接口；无线通信。

请点击输入图片描述

其中定位模块就是卫星信号接收器，接收、解调卫星的广播C/A码信号。通过运算与每个卫星的伪距离，采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，供接收者选择应用。

请点击输入图片描述

GPS导航模块就是集成了RF射频芯片、基带芯片和核心CPU，并加上相关外围电路而组成的一个集成电路。车载导航中的GPS模块选型有下述4个重要因素：卫星信号、信号接收、信号处理和地图数据库。

请点击输入图片描述

卫星信号－定位精准度：

汽车卫星导航系统需要依靠全球定位系统(GPS)来确定汽车的位置。最基本的，GPS需要知道汽车的经度和纬度。在某些特殊情况下，GPS还要知道海拔高度才能准确定位。有了这三组数据，GPS定位的准确性经常就可以达到2～3米，GPS模块系列SKG12BL的定位精度为3米，速度精度为0.1米每秒。

请点击输入图片描述

信号接收－接收灵敏度：

GPS系统的工作原理是解析从同步卫星那里接收到的信号。投影在竖直的平面上，这些信号可以形象地表示为一个个的倒漏斗形。当这些“漏斗”的下半部分有一定的重叠时，GPS的解析程序就能够计算出汽车所在位置的坐标。SKG12BL的接收灵敏度为-165dBm。

请点击输入图片描述

信号处理：

GPS接收到的信号和计速装置所提供的信息，要通过接收器，提供给汽车导航系统，并由软件系统分析处理，重叠在存储的地图之上。SKG12BL的接收机类型包括GPS、WAAS、EGNOS、MSAS等。

地图数据库：

当GPS提供的坐标信息重叠到电子地图上时，驾车人就可以看出自己目前的位置以及未来的方向了。这最后一个环节叫做成图，也是车载导航系统中最重要的一环。离开了成图，导航系统就等于是没有了方向。

请点击输入图片描述

什么叫做卫星定位系统？怎么样定位的？

全球卫星定位系统GPS(Global Positioning System)是美国国防部历经20年开发的星基全球无线电导航系统，耗资超过300亿美元，是继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的第三项庞大的空间计划。其目标为实时地提供三维位置、三维速度和高精度的时间信息，从根本上解决人类在地球上的导航和定位问题，以满足各种不同用户的需要。该系统为军民两用系统，可为全球范围内的飞机、舰船、地面部队、车辆、低轨道航天器，提供全天候、连续、实时、高精度的三维位置、三维速度以及时间数据。GPS是世界上第一个成熟、可供民用的全球卫星导航定位系统，在全球范围内得到了广泛应用。GPS系统由28颗地球同步卫星组成（4颗为备用星），均匀地分布在距离地球20000公里高空的6个轨道面上（见图1）。这些卫星与地面支撑系统组成网络，每隔1－3秒向全球用户播报一次其位置（经纬度）、速度、高度和时间信息，能使地球上任何地方的用户在任何时候都能利用GPS接收机同时收到至少4颗卫星的位置信息，应用差分定位原理计算确定自己的位置。因此，这是一个全天候、实时性的导航定位系统。GPS系统是自“子午仪”系统之后，美国国防部从20世纪70年代初开始研制的采用时间测距卫星导航方式的第二代导航卫星系统。初始作用是为美国军方在全球的舰船、飞机导航并指挥陆军作战。第1颗GPS卫星于1978年10月6日发射，1993年12月完成24颗卫星组网，1995年4月27日达到完全运行水平。GPS卫星现发展了两代3种型号，现在轨道运行的为第2代的两种型号：GPS-2Ａ和2Ｒ，卫星寿命约7.5年。GPS系统提供了两种定位信号，其一是C/A编码，由标准定位信号经干扰而成，定位精度在100米左右，以供民间用户使用；另一种即所谓的P码，经加密后播放，以供军用，定位精度在3米以内。GPS接收机与手机电话大小相当，体积很小，可方便地装载在汽车等航行器上。美国发展GPS的主要目的是为军事服务，其次才是民用，其发展战略是在重要的军用与民用领域独霸全球，保持技术上遥遥领先，推行美国GPS标准占领和垄断全球市场。所以GPS系统本质上是军用系统，由美国军方控制，优先为军方服务。长期以来，美国对本国军方提供的是精确定位信号，对其他用户提供的则是加了干扰的低精度信号。从1991年的海湾战争开始到现在，美国的一切军事行动几乎都与卫星定位系统有关，GPS接收机装备至每一个参战单位甚至个人；地空导弹、巡航导弹采用GPS精确制导后，精确打击能力大大提高。美国向民用用户和外国只提供低精度的卫星信号，使用的标准定位服务精度以前为100米，为了保持其在全球导航市场的垄断地位，美国克林顿政府决定施行无偿向民用领域提供高精度定位信号的方针，已于2000年5月1日午夜撤销对GPS的SA干扰技术，民用领域也能获得与军用相同的10米定位精度。但在危机和战争期间，军方控制的机构将保护美国及其盟友安全使用GPS；阻断敌方使用卫星导航信号，采取局部干扰或故意降低导航定位精度等，甚至随时可以关闭这种服务。例如在海湾战争时，美国曾置欧盟各国利益不顾，一度关闭对欧GPS服务。由于俄罗斯GLONASS系统在轨卫星数量不足，导致不能独立发挥导航功能，目前实际上只有美国的GPS系统在卫星导航领域一花独秀，处于垄断地位。美国目前正在设计试验新的第二代GPS工作卫星改进系统，计划发射20颗卫星，定位精度将达到1毫米。没有最好，只有更好。。