美國GPS系統介紹
http://www.xibaipo.cc 2008-06-03 12:03 中企顧問網
本文導讀：美國的GPS 系統是現在最常見和最成熟的全球定位系統。該系統由美國歷時16 年、耗資130億美元建成，由軍方控制并資助，共24 顆衛星組網。目前，全球眾多國家都在使用這個系統對地面的汽車、海上的船只和天空的飛行器以及衛星、導彈進行全天候的和實時的準確定位，其定位
美國的GPS 系統是現在最常見和最成熟的全球定位系統。該系統由美國歷時16 年、耗資130億美元建成，由軍方控制并資助，共24 顆衛星組網。目前，全球眾多國家都在使用這個系統對地面的汽車、海上的船只和天空的飛行器以及衛星、導彈進行全天候的和實時的準確定位，其定位精度為10 米。
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統）的縮寫，它是由空間衛星、地面監控和用戶接收三大部分組成。空間衛星由24 顆衛星組成一個分布網絡，分別分布在6 條離地面2 萬公里、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4 顆衛星。GPS 衛星每隔12 小時繞地球一周，使地球上任一地點都能夠同時接收7～9 顆衛星的信號。
地面共有1 個主控站和5 個監控站負責對衛星的監視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛星進行觀測，并向主控站提供觀測數據。主控站收到數據后，計算出每顆衛星在每一時刻的精確位置，并通過3 個注入站將它傳送到衛星上去，衛星再將這些數據通過無線電波向地面發射。
汽車GPS 系統主要由GPS 接收板、通訊模塊、天線和電路主板組成, 系統中的GPS 信號接收器接收衛星發送的信號，根據衛星信號計算出地面接收機的當前位置。如果地面接收機同時收到4 顆以上的衛星信號，就能根據衛星的精確位置及發送信號的時刻，通過計算求得當前地點的位置。車載GPS 利用衛星導航定位系統提供的位置、速度及時間等信息來完成對各種目標的定位、導航、監測，具有精度高、全天候、高效率、多功能、操作簡便和使用廣泛等顯著特點，隨著GPS 的日益普及和GPS 產業的形成，GPS 將改變人們的出行和生活的方式。
GPS 實施計劃共分三個階段：
第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973 年到1979 年，共發射了4 顆試驗衛星，研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。
第二階段為全面研制和試驗階段。從1979 年到1984 年，又陸續發射了7 顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS 定位精度遠遠超過設計標準。
第三階段為實用組網階段。1989 年2 月4 日第一顆GPS 工作衛星發射成功，表明GPS 系統進入工程建設階段。1993 年底實用的GPS 網即（21+3）GPS 星座已經建成，以后根據計劃更換失效的衛星。
GPS 由三個獨立的部分組成：
空間部分：21 顆工作衛星，3 顆備用衛星。
目前的24 顆衛星均勻分布在傾角為55 度的6 個軌道上，即各軌道的升交點（與赤道的交點）之間的角距為60 度，每個軌道均勻分布4 顆衛星，相鄰軌道間衛星彼此叉開40 度，以保證全球覆蓋的要求。3 顆備用衛星可隨時代替故障衛星。
地面支撐系統：包括1 個主控站，5 個監控站，3 個注入站。
主控站即衛星操控中心，位于科羅拉多斯普林斯的佛肯空軍基地，任務是收集各監控站送來的數據，計算衛星軌道和鐘差參數并發送到各注入站，其本身也是監控站。
監控站共5 個，除了主控站外，分別位于美國的夏威夷、北太平洋的卡瓦加蘭島、印度洋的迭哥加西亞島、大西洋的阿松森島。主控站的作用主要是監測和跟蹤衛星。
注入站共3 個，與三大洋的監控站并置，主要作用是將主控站送來的衛星星歷和鐘差信息每天一次注入衛星的存儲器中。存儲器的存儲能力是14 天，精度隨注入時間間隔擴大而降低。
用戶設備部分：主要是接收機。作用是接收GPS 衛星發射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理，完成導航和定位工作。GPS 接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。
目前提供GPS 的廠家可大致區分為四類：
第一類是只提供芯片(GPS Chipset)然后支持客戶研發終端產品(end product)的廠家，如Infineon、Phillip、 IBM、 A&D、ST 等。
第二類是提供GPS 模塊的廠家，如Trimble、Motorola、 Rockwell 。
第三類是指提供一般商用終端產品的廠家，這類的終端產品有汽車導航器、船用/飛機用/個人用導航器，其特點就是含有方便的導航軟件，友善的人機接口(如LCD、顯示器、Keypad)，甚至再加上2 路收發器（在此泛指GSM CDPD Trunk Radio WCDMA 等），如Trimble、Garmin、Magellen。
第四類廠家指的是生產高精確度的GPS 接收器，也就是得到P 碼授權的廠商，如Leica。當然也有少數提供IP 整合方案的廠商如Parthus。
整個系統可分成三個主要部分，車載GPS終端、GSM網絡和監察調度中心，
GPS 是英文Global Positioning System（全球定位系統）的縮寫，它是由空間衛星、地面監控和用戶接收三大部分組成。空間衛星由24 顆衛星組成一個分布網絡，分別分布在6 條離地面2 萬公里、傾斜角為55°的地球準同步軌道上，每條軌道上有4 顆衛星。GPS 衛星每隔12 小時繞地球一周，使地球上任一地點都能夠同時接收7～9 顆衛星的信號。
地面共有1 個主控站和5 個監控站負責對衛星的監視、遙測、跟蹤和控制。它們負責對每顆衛星進行觀測，并向主控站提供觀測數據。主控站收到數據后，計算出每顆衛星在每一時刻的精確位置，并通過3 個注入站將它傳送到衛星上去，衛星再將這些數據通過無線電波向地面發射。
汽車GPS 系統主要由GPS 接收板、通訊模塊、天線和電路主板組成, 系統中的GPS 信號接收器接收衛星發送的信號，根據衛星信號計算出地面接收機的當前位置。如果地面接收機同時收到4 顆以上的衛星信號，就能根據衛星的精確位置及發送信號的時刻，通過計算求得當前地點的位置。車載GPS 利用衛星導航定位系統提供的位置、速度及時間等信息來完成對各種目標的定位、導航、監測，具有精度高、全天候、高效率、多功能、操作簡便和使用廣泛等顯著特點，隨著GPS 的日益普及和GPS 產業的形成，GPS 將改變人們的出行和生活的方式。
GPS 實施計劃共分三個階段：
第一階段為方案論證和初步設計階段。從1973 年到1979 年，共發射了4 顆試驗衛星，研制了地面接收機及建立地面跟蹤網。
第二階段為全面研制和試驗階段。從1979 年到1984 年，又陸續發射了7 顆試驗衛星，研制了各種用途接收機。實驗表明，GPS 定位精度遠遠超過設計標準。
第三階段為實用組網階段。1989 年2 月4 日第一顆GPS 工作衛星發射成功，表明GPS 系統進入工程建設階段。1993 年底實用的GPS 網即（21+3）GPS 星座已經建成，以后根據計劃更換失效的衛星。
GPS 由三個獨立的部分組成：
空間部分：21 顆工作衛星，3 顆備用衛星。
目前的24 顆衛星均勻分布在傾角為55 度的6 個軌道上，即各軌道的升交點（與赤道的交點）之間的角距為60 度，每個軌道均勻分布4 顆衛星，相鄰軌道間衛星彼此叉開40 度，以保證全球覆蓋的要求。3 顆備用衛星可隨時代替故障衛星。
地面支撐系統：包括1 個主控站，5 個監控站，3 個注入站。
主控站即衛星操控中心，位于科羅拉多斯普林斯的佛肯空軍基地，任務是收集各監控站送來的數據，計算衛星軌道和鐘差參數并發送到各注入站，其本身也是監控站。
監控站共5 個，除了主控站外，分別位于美國的夏威夷、北太平洋的卡瓦加蘭島、印度洋的迭哥加西亞島、大西洋的阿松森島。主控站的作用主要是監測和跟蹤衛星。
注入站共3 個，與三大洋的監控站并置，主要作用是將主控站送來的衛星星歷和鐘差信息每天一次注入衛星的存儲器中。存儲器的存儲能力是14 天，精度隨注入時間間隔擴大而降低。
用戶設備部分：主要是接收機。作用是接收GPS 衛星發射信號，以獲得必要的導航和定位信息，經數據處理，完成導航和定位工作。GPS 接收機硬件一般由主機、天線和電源組成。
目前提供GPS 的廠家可大致區分為四類：
第一類是只提供芯片(GPS Chipset)然后支持客戶研發終端產品(end product)的廠家，如Infineon、Phillip、 IBM、 A&D、ST 等。
第二類是提供GPS 模塊的廠家，如Trimble、Motorola、 Rockwell 。
第三類是指提供一般商用終端產品的廠家，這類的終端產品有汽車導航器、船用/飛機用/個人用導航器，其特點就是含有方便的導航軟件，友善的人機接口(如LCD、顯示器、Keypad)，甚至再加上2 路收發器（在此泛指GSM CDPD Trunk Radio WCDMA 等），如Trimble、Garmin、Magellen。
第四類廠家指的是生產高精確度的GPS 接收器，也就是得到P 碼授權的廠商，如Leica。當然也有少數提供IP 整合方案的廠商如Parthus。
整個系統可分成三個主要部分，車載GPS終端、GSM網絡和監察調度中心，
