文章导读:
车载GPS如何能实现定位导航的？
GPS模块定位原理
24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。
由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。
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，使得民用GPS的定位精度只有10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。
什么是GPS模块
GPS 模块就是GPS信号接收器,它是一个可以用无线蓝牙或有线方式与电脑或手机连接，将它接收到的GPS信号传递给电脑或手机中的GPS软件进行处理。我们常说的GPS定位模块称为用户部分，它像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号，中以频率为1575.42MHz。GPS模块并不播发信号，属于被动定位。
GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包括数据类型与信息格式，其中数据类型主要有二进制信息和NMEA全国海洋电子协会数据信息。这两类信息可以通过串口与GPS接收机进行通信。
GPS模块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，特点是点位速度快，但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算，称为3D定位，3颗卫星即可实现2D定位，但精度不佳。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。
GPS，Gps，卫星导航的区别在哪？
卫星导航的优点如下
1、导航范围遍及全世界的各个角落，可以为全球的船舶、飞机等等指明方向
2、可以全天进行导航
3、导航精准度比磁罗盘还要高，误差只有十几米左右
4、不必使用任何的地图就可以独处经度以及纬度
5、体积小，适合在携带安装在任何地方
卫星导航的缺点如下
1、确认的位置会因为气候、电离层、对流层、空气、电磁波达到因素的影响出现误差
2、使用寿命较短
3、需要的卫星数量较多，成本随着较高
4、接收机之间不能通信，如要通信需要另外使用无线通信装置
惯性导航的优点如下
1、隐蔽性良好，不会受到外界电磁干扰的影响
2、可以全天每时每刻在空中、地表以及水下工作
3、可以提供位置、速度、航向和姿角数据，所产生的导航信息连续性好同事噪音低
4、数据更新率较高、短期精度和稳定性较好
惯性导航的缺点如下
1、定位误差会随着时间增大，长期精度也会变差
2、使用之前需要用较长的时间来进行初始对准时间
3、设备的价格相比较之下会昂贵
4、不能给出时间信息
手持gps导航是什么
手持gps导航是什么
手持GPS主要是为GIS采集数据的，很多先进的GPS带有PDA功能，可以加载导航软件进行车载导航。
但是手持GPS主要是为了一些做工程设计的，主要是可以进行面积的测量，点的定位，以及边界的勘测。高级的GPS可以做车载导航的同时还可以进行路点导航，就是输入一个坐标能够精确导航到这个位置。
手持GPS导航分2种，一种是便携式GPS导航，一种是用于测绘的专业GPS手持机。
手持GPS导航仪又叫便携式导航仪，又分2种，一种是普通的PND导航仪，可以到中关村、各大电器卖场买，二是手机导航，就是GPS智能手机里安装GPS导航软件即可，
导航仪由硬件和导航软件2部分组成；市场上的导航仪建议采用600元左右的，采用凯立德导航软件的品牌。如果价格再低山寨货，用不住。
手持gps导航就是便携式导航产品，市场上现在非常多，大部分车载导航仪都可以使用，Gps信号目前还是免费接收美国的卫星信号，你只需要充足电就可以了，地图到销售商那里一般可以得到升级。
挑选时主要考虑以下几个问题就行了：
1、gps接收能力，在室内，街道上测一下能收几颗星，同时看看搜星的速度怎么样？如果换个地方2—3分钟准确定位就可以用。
2、地图是否是最新的，自己经常用到的那些路线查一下有没有。
3、电池的续航能力有多长都要问清楚。
4、配件诸如支架、车充、内存卡的大小等都要明确提出来。
购买地点一般在汽车装潢部或电子商城或数码产品店有销售。
可以去实惠商城看看，老品牌，经营多年，我在那边买过电子狗。
手持GPS的使用方法
野外地质调查工作的一项重要任务是确定地质体的地理位置和空间关系。因此，在进行路线地质调查中，要根据实际观察到的地质现象，布置很多的地质观察点：如岩性点、界线点、构造点、矿产点、地貌点、第四纪地质点及水文地质点等。确定准确的观察点地理位置（坐标值或经纬度）是野外地质工作的基本技能，以往常用的方法有三种：①根据典型地形、地物在地形图上手工定点；②用罗盘后方交会法测量定点；③用手持GPS（全球定位系统）进行定点。目前主要采用第三种。
GPS导航产品的基本功能如图3.2所示。
图3.2 GPS基本功能示意图
当前市面上可以看到许多种手持式GPS接收机，例如美国Trimble（天宝）手持GPS、麦哲伦135、美洲豹12C、集思宝60等（图3.3）。
图3.3 天宝手持GPS（a）和集思宝GPS（b）
江西应用技术职业学院目前使用的是美国Trimble公司JUNO SA 手持GPS接收机（图3.4），其在森林中和困难环境中的定位可以实现2～5m的精度。下面介绍Trimble手持GPS的使用方法。
图3.4 Trimble手持GPS触摸屏、按钮、1158接口等
3.2.1 开关机
开机，按住电源键4s（指在完全关机的模式下）；关机，按住电源键5s将完全关闭系统；挂机模式，按下电源键马上松开（此模式下系统并没有关闭，一样消耗电能，仅适用短时间不用设备。若是长时间不用，请务必关机）。
3.2.2 软件的功能菜单
TerraSync软件主要是完成外业的数据采集或更新的功能，实现外业点、线、面等要素的数据采集，同时记录该要素的属性信息。
TerraSync共有五大功能菜单：图形、数据、导航、状态、设置。
（1）【地图】区域可显示打开的数据文件中的所有要素。可在背景显示光栅或矢量地图以供参照；设置导航目标以及开始导航（图3.5）。
（2）【数据】区域可用于更新已有GIS、CAD 或空间数据库的数据（图3.6）。用户可以查看、编辑和更新要素的位置和属性。可以筛选数据，找出数据维护工作所需“数据”区域，也可用于准确高效地采集地理点、线、面的属性和GPS位置。这些信息存储在一个或多个数据文件中。可将这些数据文件传输到Trimble的GPS Pathfinder Office软件
图3.5 地图功能界面
进行后处理和编辑，然后，数据即可以各种GPS兼容格式导出。
图3.6 数据功能界面
（3）【导航】区域可用来导航到指定位置，可以根据箭头指引的方向前进，到达目标点（图3.7）。
图3.7 导航功能界面
（4）【状态】区域可用来查看有关软件、GPS接收机、已配置的任一实时信息源的概要或详细信息，以及接收机跟踪的卫星的位置和健康状况（图3.8）。
图3.8 状态功能界面
（5）【设置】区域可用来控制Trimble软件与GPS接收机及任一实时改正信息源之间的交互方式，并配置数据采集和显示设置（图3.9）。
图3.9 设置功能界面
3.2.3 外业数据采集
Ⅰ.新建数据文件
选择定义的数据词典文件名：在此输入数据文件名称。词典名：通过下拉键选择已经作好的数据词典。当输入文件名和选择数据词典后，点击【创建】，进入数据采集程序（图3.10）。
图3.10 新建数据文件界面
Ⅱ.采集要素
Trimble软件支持点、线、面的要素采集（图3.11）。
采集点：点击【点要素】，然后再点击【创建】，在点的位置上保持不动，连续观测，在采集足够的时间后（建议不少于60s）点击【确认】即可。在此期间，可以输入点地物的属性信息。
图3.11 要素采集界面
采集线：点击【线要素】，然后点击【创建】，GPS开始采集，沿需要采集的线状地物前进，当移动到地物结束点后，再点击【确认】。在此期间，可以输入线状地物的属性。
采集面：点击【面要素】，然后点击【创建】，GPS开始采集，沿面状地物边缘前进，最后返回到起始位置，然后按【确认】，面状要素采集结束。在此期间，可以输入面状要素的属性信息。
Ⅲ.更新要素
更新要素是对文件中已经存在的点、线、面要素进行重新更新采集，更新原有的位置或者属性信息（图3.12）。
图3.12 更新要素界面
图3.13 文件管理器界面
Ⅳ.文件管理器
文件管理器列出所有采集的数据文件，以及相关的文件信息，采集时间、文件大小……选项窗口可以执行对数据文件管理指令（图3.13）。
【删除】——删除数据文件；
【复制】/【移动】——复制或移动到其他存储器中；
【电子邮件接收】/【发送】——通过电子邮件接收或发送数据文件；
【编辑】/【创建字典】——在这里，对已有的数据文件的数据字典重新进行编辑或创建，直接读取或者输出ArcGPS.SHP格式数据文件。
Ⅴ.关于记录间隔
【记录间隔】是设置当前间隔多久记录一个数据。一般情况下，可以设置成1s 采样间隔或者5s采样间隔（图3.14）。
3.2.4 导航
这一项通过“方向盘”和“特写镜头”屏幕来帮助你导航到特征点上。导航和地图的有效组合使你无论走到哪儿都简单而可靠，尤其是确定隐蔽的或地下特征就更有用了（图3.15）。
图3.14 记录间隔设置界面
图3.15 导航设置界面
导航时，用户沿着设计的航线准确到达目标点上或者以前测过图的特征物旁。方向盘屏幕可显示从远处引导到目标点的各项信息。当用户位于几米之内时，局部特写屏幕会自动代替方向盘屏幕，这样有助于准确对目标定位。
首先，设置导航目标，然后设置导航开始，在导航界面就会实时显示目标的方向。同时，也可以调整下面显示的是距离还是方向（图3.16）。
图3.16 导航目标定位界面
第二，选择导航目标。点击该点或者地图上点的位置即可。
第三，输入导航点坐标。选择对应的坐标系统，在导航界面下选择【路点】，新建路点文件，输入点的坐标，然后进行导航（图3.17）。
图3.17 输入导航点坐标界面
3.2.5 设置
【设置】功能用来进行数据采集以及软件系统本身的一些参数设置，分为：【记录设置】、【GPS设置】、【实时设置】、【坐标系统】、【单位】、【外部传感器】（图3.18）。
图3.18 设置功能界面
Ⅰ.记录设置
【记录设置】主要用来设置在数据采集时的一些必要的设置项目（图3.19）。
图3.19 记录设置界面
Ⅱ.GPS设置
【GPS设置】川来设置定位精度的参数选项，以及GPS接收机和电脑的端口（图3.20）
Ⅲ.实时设置
设置GPS接收机接收信标差分以及卫星差分。
Ⅳ.坐标系统设置
用户可根据自己的需要，用以设置数据采集系统的坐标系统（图3.21）。
图3.20 GPS设置界面
图3.21 坐标系统设置界面
V.单位设置
该菜单主要是对显示单位的设置，包括距离单位、面积单位、速度单位、角度单位、经纬度格式、精度格式等（图3.22）。
Ⅵ.外部传感器
【外部传感器】设置项主要是当GPS要接外部传感器，比如激光枪以及其他电子测量设备进行偏心测量时，用于端口以及通讯参数的设置。
图3.22 单位设置界面
以及卫星差分。Ⅳ.坐标系统设置用户可根据自己的需要，用以设置数据采集系统的坐标系统（图3.21）。图3.20 GPS设置界面图3.21 坐标系统设置界面V.单位设置该菜单主要是对显示单位的设置，包括距离单位、面积单位、速度单位、