文章导读:
GPS卫星定位系统的工作原理
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。
推荐一款有真实地图的手机卫星定位软件
卫星地图没有离线包,所有的导航软件,卫星地图都不支持离线包。而且作为导航,卫星地图没有任何意义,因为导航的数据还是要依赖矢量地图的。
你如果非要卫星地图不可,那么市面上绝大多数专业的好用的导航软件都不支持,因为专业导航根本无需卫星地图,只有那些非专业的地图软件才会支持卫星地图,这样看起来更花哨,更能够忽悠你们这些外行人。支持卫星地图的、能够导航的,比较专业的就是高德地图,但是这个也还是阉割之后的,好多功能都不支持了。
还有,你要离线包,是不是想要不需要流量的?那你也死心吧!手机导航,要么不花钱花流量,要么不花流量但是花钱买。又要马儿不吃草,又要马儿跑得快,那是没天理的,换做你是做导航的,你会做这样把自己往死里逼的软件么?当然有所谓破解版,但是这些软件无一例外都不支持卫星图,原因我说了,专业导航软件都不支持卫星地图。其次,破解版,那些人辛辛苦苦花很多钱买正版的再辛辛苦苦破解让你免费用,你敢用么?他们是雷锋么?
卫星定位地图好吗
卫星定位地图的好坏主要从提供地图的详细性、准确度以及实时更新这几个方面来看。目前从各个厂商提供地图比较看,在大陆,Googe提供的最好,然后就是天行者城际通等。
Google提供的卫星定位地图最好,它的数据库最为强大,囊括地球每个国际或地区每个角落的地图信息,在北美和欧洲,连一个街道的邮筒和井盖都有数据,甚至还有近段时间的街景出现。对于中国大陆的县级以上城市才有详细的位置标识,一线城市有时可以看到小区的每一栋大楼。由于采用几十颗卫星的高分辨率拍摄,信息及时准确及时详尽。这是任何其他定位地图提供商无法做到的。缺点就是由于数据库庞大,无法下载到电脑手机或个人车载GPS定位仪上保存,只能通过上网确定当地位置后及时下载地图信息,因此必须通过网络连接,而对于移动设备来说,必须通过移动网络数据链接,因而流量费是个不小的开支。
而对于Google以外的卫星定位地图,其地图绘制都是在国家县乡地图上的改进,大的公司可以派人去每个地方踩点,而小的公司地图只是copy其他地图改进甚至是山寨版。因而数据详细准确大打折扣,而地图实时性更差,不能及时更新,只能依靠厂商不定时的新版本发布和用户自己更新来完善。其优点是,由于地图数据不大,可以保存在电脑手机或GPS定位仪的SD卡上,不需要每个时刻的网络连接,甚至完全不要网络,因而省却流量费用。
全球4大卫星定位系统是什么?
美国的全球定位(GPS)系统、中国的北斗(COMPASS)系统、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)系统、欧洲的伽利略(GALILEO)系统
1.全球定位(GPS)系统
GPS是英文Global Positioning System(全球定位系统)的简称。全球定位系统起始于1958年美国军方的一个项目,1964年投入使用。20世纪70年代,美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的,经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。
2.北斗(COMPASS)系统
中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统。北斗卫星导航系统(BDS)和美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧盟GALILEO,是联合国卫星导航委员会已认定的供应商。
北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成,可在全球范围内全天候、全天时为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务,并具短报文通信能力,已经初步具备区域导航、定位和授时能力,定位精度10米,测速精度0.2米/秒,授时精度10纳秒。
北斗导航系统具有卫星数量少、投资小、用户设备简单价廉、能实现一定区域的导航定位、通讯等多用途,可满足当前我国陆、海、空运输导航定位的需求。缺点是不能覆盖两极地区,赤道附近定位精度差,只能二维主动式定位,且需提供用户高程数据,不能满足高动态和保密的军事用户要求,用户数量受一定限制。但最重要的是,“北斗一号”导航系统是我国独立自主建立的卫星导少的初步起步系统。
3.格洛纳斯(GLONASS)系统
系统最早开发于苏联时期,后由俄罗斯继续该计划。俄罗斯 1993年开始独自建立本国的全球卫星导航系统。该系统于2007年开始运营,当时只开放俄罗斯境内卫星定位及导航服务。到2009年,其服务范围已经拓展到全球。该系统主要服务内容包括确定陆地、海上及空中目标的坐标及运动速度信息等。
格洛纳斯GLONASS是俄文GLObalnaya NAvigatsionnaya Sputnikovaya Sistema的首字母。已经于2011年1月1日在全球正式运行。根据俄罗斯联邦太空署信息中心提供的数据(2012年10月10日),目前有24颗卫星正常工作、3颗维修中、3颗备用、1颗测试中。
4.伽利略(GALILEO)系统
伽利略卫星导航系统(Galileo satellite navigation system),是由欧盟研制和建立的全球卫星导航定位系统,该计划于1999年2月由欧洲委员会公布,欧洲委员会和欧空局共同负责。系统由轨道高度为23616km的30颗卫星组成,其中27颗工作星,3颗备份星。卫星轨道高度约2.4万公里,位于3个倾角为56度的轨道平面内。截止2016年12月,已经发射了18颗工作卫星,具备了早期操作能力(EOC),并计划在2019年具备完全操作能力(FOC)。全部30颗卫星(调整为24颗工作卫星,6颗备份卫星)计划于2020年发射完毕。
“伽利略”系统是世界上第一个基于民用的全球卫星导航定位系统,在2008年投入运行后,全球的用户将使用多制式的接收机,获得更多的导航定位卫星的信号,将无形中极大地提高导航定位的精度,这是“伽利略”计划给用户带来的直接好处。另外,由于全球将出现多套全球导航定位系统,从市场的发展来看,将会出现GPS系统与“伽利略”系统竞争的局面,竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。
联动:“伽利略”计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统,提供高精度,高可靠性的定位服务,实现完全非军方控制、管理,可以进行覆盖全球的导航和定位功能。“伽利略”系统还能够和美国的GPS、俄罗斯的GLONASS系统实现多系统内的相互合作,任何用户将来都可以用一个多系统接收机采集各个系统的数据或者各系统数据的组合来实现定位导航的要求。
另外,由于全球将出现多套全球导航定位系统,从市场的发展来看,将会出现GPS系统与“伽利略”系统竞争的局面,竞争会使用户得到更稳定的信号、更优质的服务。联动:“伽利略”计划是欧洲自主、独立的全球多模式卫星定位导航系统