文章导读:
GPS定位原理
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。
车上装的GPS定位系统用的是什么原理？有人知道吗？
GPS定位系统原理 GPS：全球卫星定位系统(Global Positioning System,GPS)是由美国政府所发展，整个系统约分成下列三个部份： 【太空卫星部份】由 24 颗绕极卫星所组成，分成六个轨道，运行于约 20200公里的高空，绕行地球一周约12小时。每个卫星均持续着发射载 有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用。 【地面管制部份】这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面 管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参 数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。 【使用者接收机】追踪所有的 GPS卫星，并实时地计算出接收机所在 位置的坐标、移动速度及时间，GARMIN GPS 即属于此部份。 我们一般民间所能拥有及应用的，就是第三部份。计算原理为：每个太空卫星在运行时，任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所在(已知值)，接收机所在的位置坐标为未知值，而太空卫星的讯息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算之，将此时间差值乘以电波传送速度(一般定为光速)，就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式。 一般我们使用的接收机就是依上述原理来计算出所在位置的坐标数据，每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式，因此在至少收到三卫星后，即可计算出平面坐标(经纬度)值，收到四颗则加上高程值，五颗以上更可提高准确度，这就是 GPS的基本定位原理。一般来说，使用者接收机每一秒钟的坐标数据都是最新的，也就是说接收机会自动不断地接收卫星讯息，并实时地计算其所在位置的坐标数据，如此使用者便不需担心是否接收机显示的数据太旧或是不准确了。 由于卫星是处在相当高的运行轨道上，其传送的讯号是相当的微弱，因此它不像一般通讯无线电或大哥大等可在室内使用或收到讯号，在使用时需注意下列事项： 1.需在室外及天空开阔度较佳之地方才能使用，否则若大部份之卫星信号被建筑物、金属遮盖物、浓密树林等所阻挡，接收机将无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标。 2.请勿在具1.57GHz左右之强电波环境下使用，因此环境易将卫星讯号遮盖掉，造成接收机无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标，尤其是高压电塔下方。 3.单纯 GPS 所计算出的高程值，并非是我们一般所说的海拔高度及气压计量测的飞行高度，原因在于所使用的海平面基准点不同，因此在使用时请务必注意此点。 GPS 的基本应用就是导航与定位，定位方面在上文已描述过，而导航方面就是利用所求出的定位数据来计算。接收机所计算出的任何时刻坐标数据，在GPS里我们都称为一个航点(WAYPOINT)，也就是说每个航点所表示的就是一个坐标值，比较重要的航点，我们就可以把它储存在接收机内，并编上一个名字，让我们可以辨别。 由于在地球表面上的任何位置，都以不同的坐标值来表示，因此只要知道两个不同航点的坐标数据，接收机就可马上计算出两个航点间的直线距离、相对方位及航行速度，这就是GPS 接收机导航数据的来源。 例如：目前我们在广州南沙港，希望往南行驶，第一个目的地是虎门，第二个目的地是香港为终站；从起点至终点，每站就都是一个航点，航点与航点间的行程称为航段(LEG)，从起点依序经过各点至终点琉球等，整个行程我们称之为一条航线或是一条路径(ROUTE)，图标如下： (航点) 航段(航点)航段 (航点) 广州南沙港→ 虎门 →香港 全程称为：Route 我们只要事先将各点的坐标数据(利用地图或查询相关数据)输入GPS接收机内，我们就可建立许多航点数据，要使用时候将其叫出，利用 GPS接收机的导航功能做各航段间的导航。而当进行导航时，为使我们的行进方向不致于偏移太多，有些 GPS 提供了航线宽度─ CDI的设定功能，只要我们行进时偏离我们所设定的航线宽度限制，GPS 就会自动提示我们，这就是CDI的作用。由此可知，要利用
GPS的工作原理是？
原理：
GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。
而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR，）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。
GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；
P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。
它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。
后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。
当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。
可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。
所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；
用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。
GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对 CA码测得的伪距称为CA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。
GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频 移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。
一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。
相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值。
按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。
相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。
在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。
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。
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。
扩展资料：
GPS 设置
GPS 拿到手，如果是新机器要定位，已经提到了。另外，还有一些设置，常用的有坐标系、地图基准、参考方位、公制/英制、数据接口格式什么的。
坐标系：常用的是 LAT/LON 和 UTM。LAT/LON 就是经纬度表示，UTM 在这里就不管他了。
地图基准：一般用 WGS84。
参考方位：实际上有两个北，磁北和真北呀（简称 CB 和 ZBY）。指南针指的北就是磁北，北斗星指的北就是真北。两者在不同地区相差的角度不一样的，地图上的北是真北。
公制/英制：自选。
数据接口格式：这得细谈谈。GPS
可以输出实时定位数据让其他的设备使用，这就牵扯到了数据交换协议。
几乎所有的 GPS 接收机都遵循美国国家海洋电子协会(National
Marine Electronics
Association)所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议。N
MEA
协议有 0180、0182 和 0183 三种，0183 可以认为是前两种的超集，现在正广泛的使用。
经纬度的表示
再讲讲数据表示。一般从 GPS 得到的数据是经纬度。经纬度有多种表示方法。
1.）ddd.ddddd， 度.度的十进制小数部分（5 位）
2.）ddd.mm.mmm，度.分.分的十进制小数部分（3 位）
3.) ddd.mm.ss, 度.分.秒
不是所有的 GPS 都有这几种显示， GPS315 只能选择第二种和第三种。
在 LAT/LON 坐标系里，纬度是平均分配的，从南极到北极一共 180 个纬度。地球直径 12756KM，周长就是12756*PI，一个纬度是 12756×PI /360 = 111.133 KM (不精确)。
经度就不是这样，只有在纬度为零的时候，就是在赤道上，一个经度之间的距离是 111.319KM，经线随着纬度的增加，距离越来越近，最后交汇于南北极。所以经度的单位距离和确定经度所在的纬度是密切相关的，简单的公式是：
经度 1°长度=111.413cosφ，在纬度φ处。 （公式不精确）
参考资料：百度百科----GPS
就可建立许多航点数据，要使用时候将其叫出，利用GPS接收机的导航功能做各航段间的导航。而当进行导航时，为使我们的行进方向不致于偏移太多，有些 GPS 提供了航线宽度─CDI的设定功能，只要我们行进时偏离我们所设定的航线宽度限制，GPS 就会自动提示我们，这就是CDI的作用。由此可知，要利