GPS定位服务（共12篇）
GPS定位服务 篇1
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, 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。
目前主要的GPS定位平台应用如下。
(1) 出租车、长途客车、货运车辆、物流车辆、交通管理等政府部门车辆、保险公司值勤车辆、公安交警值勤车辆、银行运钞车辆、邮政车辆、120急救车辆的监控调度指挥系统, 机关、企业、私人车辆的定位控制等。
(2) 小孩、老人、盲人、精神病患者等特定人士定位, 避免走失。
(3) 职能部门处置紧急突发事件, 对具体负责人行动小组进行远程监控调度管理。
(4) 军警演习操控调度指挥监控管理。
(5) 检调追踪, 公务车辆管理监控。
(6) 高科技安全防护紧急救援礼品。
(7) 私人侦探工具。
(8) 对毒犯进行跟踪。
(9) 自行车、电动车、摩托车防盗跟踪。
(10) 老鹰放飞路线跟踪。
(11) 运动员训练路线跟踪。
典型应用
一、厦门市掌上公交系统———厦门移动手机定位业务成为乘车族的新法宝
(一) 项目背景
随着国民经济的发展, 城市汽车拥有量的不断增加, 公众出行难已经成为各大中城市的普遍问题。为了缓解出行矛盾, 地方政府在完善、增加公交车辆及相关场站建设的同时, 也一直在寻找一种能有效提升公交运转效率的手段和方法。同时, 乘客也希望随时随地了解所关心的公交车的实际运行, 从而更好地规划自己的乘车时间。
2008年9月8日, 中国移动厦门分公司在厦门建成了全国首个TD (第三代移动通信TD-SCDMA) 无线城市 (见图1) 。此后, 厦门无线城市陆续推出了“掌上公交”、“掌上图书馆”、“市民健康系统”、“实时环境监测”、“实时路况”、“停车位查询”、“手机电子汽车票”、“移动千里眼”等788个应用。
(二) 项目内容
该项目是2010年6月由中国移动福建公司厦门分公司、厦门市公交集团和厦门搜谷科技公司联合开发的。用户只用手机就可以查询全市任意一条公交线路的途经站点以及途经某个站点的所有公交线路, 还可以查询所等待公交线路的实时位置信息, 以及距离所在车站的公里数。主要功能如下。
(1) 电子站牌模式:以乘车站为中心, 以手机电子站牌形式显示公交车离乘车站还有几站的实时数据, 并可显示该车途经站点的到站、离站的实时数据 (见图2) 。
输入“乘车站”和“目标站”, 查询经过乘车站到达目标站的不同班次的最近公交车, 并显示它们离乘车站还有几站的实时信息;同时, 也可以选择查看某辆公交的实时站牌信息, 小黄灯表示即将到达某站, 小红灯表示已经到达某站。
(2) 公交地图模式:以起始站点查询为中心, 查看经过该起始站点的公车信息、离该站最近一辆车的实时位置 (包括地图显示该车的实时地理位置;显示该车途经站点的到站、离站的实时数据两种模式) (见图3) 。实实点模向以
输入“乘车站”和“目标站”, 查询经过乘车站且到达目标站的不同班次的最近公交车, 并以地图形式显示它们的实时地理位置;同时, 可以打开目标车辆距离提醒功能, 设置目标车辆与你的位置距离小于某个数值时, 自动响铃提醒。
(3) 公交线路模式:以线路查询为中心, 查看该线路的某等车站的位置、离该站最近一辆车的实时位置 (包括地图显示该车的实时地理位置, 显示该车途经站点的到站、离站的实时数据两种模式) 。
输入查询的线路, 选择相应方向, 并选择要查询的乘车站, 将可以查询到该乘车站的地理位置、以公交地图形式显示该线路方向的距离乘车站最近的一班车的实时地理位置、以站牌形式显示该线路方向的距离乘车站最近的一班车的实时信息, 小黄灯表示即将到达某站, 小红灯表示已经到达某站;如车辆已经通过乘车站, 系统会自动将下一班最近的未过站公交车显示出来 (见图4) 。
用户选择某个站点后, 会出现查该站位置、查公交地图、查实时站牌三种查询方式。
查该站位置:该功能可以让用户查询该站点在地图上的地理位置。
查公交地图:该功能以地图形式显示此线路方向的距离乘车站最近的一班车的实时地理位置。
查实时站牌:以站牌形式显示该线路方向的距离乘车站最近的一班车的实时信息。
(三) 项目成效
2012年月均访问人次超过300万次, 2012年2月总访问人次达到3264416次。该服务可以让市民减少60%以上的等车时间, 乘车方式由“被动等待”转化为“主动预知”, 有助于乘客合理安排公交出行时间;可以协助乘客制定最佳公交出行路线, 并提供预约提醒服务, 显著提升了出行的便利性。以上服务有利于引导更多的市民选择公共交通工具出行, 对城市“畅通工程”具有一定的积极意义, 体现出良好的绿色环保理念。
由于其实用性、易用性等特点, 项目投用至今仅靠口碑营销就累积了庞大的用户群, 是一项改变了厦门市民生活的民生应用。
二、卫星导航定位综合服务系统———福建电信卫星定位服务撑起车辆安全“保护伞”
(一) 项目背景
随着社会经济持续高速增长, 人们生活质量的提高, GPS服务已逐步应用到车载定位、私人旅游、野外考察中。此外, 航空、海路、铁路、建筑、电信、电力等方面的应用也有很大的发展空间。为此, 福建电信导航定位分公司在2005年6月适时推出卫星导航定位综合服务平台。
(二) 项目内容
该平台将GPS (全球定位系统) 技术、GIS (地理信息系统) 技术和天翼网络相结合, 通过卫星定位、卫星辅助定位, 利用天翼无线传输通道, 将定位终端上的位置信息传送到监控中心, 运用GIS的图形化管理查询功能对车辆进行实时监控、应急救援、调度、安防、管理等信息服务业务。由于集合了卫星导航定位技术、地理信息技术、通信和网络技术的移动位置服务, 该平台已经成为最具发展潜力的移动增值业务。系统具有以下功能。
1.定位查询功能。GPS车载终端在接收到卫星发射的精确的位置、速度、运行方向、时间等信号后, 都能将信息传递给监控中心并显示在电子地图上, 在车辆列表展现用户车辆的所有数据, 包括车牌号、所属公司、车速、车向、经度坐标、纬度坐标、车辆状态、车台电话、车辆所在位置等。
2.实时监控功能。监控中心能通过定位平台实时监控定位目标, 可以打开4个窗口对不同的定位目标进行跟踪, 在中心电子地图上详细地记录被跟踪车辆的行驶路线, 以便管理人员实时查询。
3.行驶轨迹储存/回放功能。系统可将被监控和调度车辆的运行轨迹自动记录下来 (目前为100天) , 并能重复播放, 给用户提供事后分析的功能, 为案情分析或处理纠纷提供可靠的证据。
4.拍照监控功能。监控中心可以设置自动或手动对车辆进行拍照, 终端会自动将照片传回监控中心。触发拍照的条件有多种, 包括紧急报警拍照、空/重车拍照、开关车门拍照、开关油箱拍照、倾倒货物拍照等, 便于用户对各种情况进行查看。
5.中文信息调度功能。司机能通过通信手柄接收/发送固定短消息, 接收中心的调度内容和回答中心的内容, 中心可对司机随时随地进行调度管理。
6.对话调度功能。调度中心可随时随地同司机进行对话调度, 通话手柄能查询打出/打入电话号码、重拨电话, 进入/解除警戒防盗。
7.车辆报警功能。当车辆进入或超出设定的行驶区域时, 监控中心立即弹出报警信息, 并把报警车辆的位置、行驶情况显示在中心电子地图上, 有利于车主或中心及时对车辆进行调度管理。当车辆超出已设定的固定路线或进入事故多发路段时, 监控中心立即弹出报警信息, 并把报警车辆的位置、行驶情况显示在中心电子地图上, 有利于车主或中心及时对车辆进行调度管理。当车辆行驶速度低于或超出预先设定的行驶速度时, 系统自动向中心报警, 并显示车辆的位置、行驶速度、方向、时间的具体情况。报警数据将自动存储在系统数据库里, 以便对司机进行考核。当车辆在某地停留超过监控中心设置的时间长度时, 系统自动向中心报警, 并显示车辆的位置、行驶速度、方向、时间的具体情况。报警数据将自动存储在系统数据库里, 以便对司机进行考核, 提高司机的工作效率。当集装箱车辆或其他车辆后车门被打开时或关闭时, GPS车载终端自动向中心报警登记并存入数据库。
8.行业特色功能。出租车电召车的乘客, 拨打服务中心热线电话, 接线员立即在系统中调出所有在乘客附近的空驶出租车, 并向他们发出信息, 出租车司机按下车载终端的确认键, 并与乘客直接对话, 确定具体位置, 在接到乘客时司机通过终端向中心发出确认接到乘客的指令。这项功能降低了空驶率, “遛”空车的时候少了, 既能省油, 又能多载客。系统能将车辆每天的油耗、加油时间、油量突然减少的情况用曲线和报表的方式展现给用户, 让用户可以对车上的油量进行实时监控。当车厢的温度超过系统设置的温度范围时, GPS车载终端就会上报报警信息到监控中心。移动目标位置在没有无线通信信号的情况下, GPS车载终端会自动存储定位信息, 一旦进入有无线通信条件区域, 终端会立即将存储的位置信息上传平台中心。
9.防劫防盗功能。当发生抢车、抢劫, 交通事故、车辆故障或其他突发意外时, 车主可按下红色的紧急按钮或遥控器紧急报警按钮, GPS车载终端将立即向监控中心报警, 报警车辆的位置、行驶情况会详细显示在中心电子地图上, 并有紧急报警声音提醒监控人员及时处理。监控中心接到紧急报警后, 发出远程遥控熄火锁车命令, 强制车辆停车, 防止歹徒驾车逃跑。发生抢车、抢劫后, 监控中心启动车内监听装置, 监听车内的一切对话, 有利于提供给公安部门判断警情和确认劫匪。
10.报表统计功能。系统能将车辆每时、每天、每月、每年行驶的里程向中心实时汇报并且存入数据库。可查询所选车辆在所选时间段内超速的具体时间、地点、速度等具体信息, 以报表形式查询所选车辆在所选时间段内超速行驶的具体记录。查询所选车辆在所选时间段内停车开始时间、结束时间、停车时间长度、停车地点等信息, 以报表形式查询所选车辆在所选时间段内停车的具体信息。查询所选车辆在所选时间段内司机开油箱开始时间、结束时间、行驶里程数等信息, 以报表形式查询所选车辆在所选时间段内开油箱的具体信息。
(三) 项目成效
“卫星导航定位综合服务系统”在推进“数字福建”陆上车辆管理与安全信息化建设中取得了重要成果, 荣获福建省政府、福建省通信管理局共同颁发的“福建省十大信息通信应用成果奖” (见图1) 。
该系统已运营7年, 目前已有在线车辆数万辆, 跨军队、物流、出租车、长途客运、船舶等多个系统和行业。系统通过对车辆的监督、管理和调度, 实现企业对车辆及司机的自动化、电子化、精确化和高效化管理。
1.追踪车辆和货物的位置, 有效地防治了三超 (超速、超载、司机疲劳驾驶) 、三私 (私自组客、私收票款、私拉乱运) , 保障了人员、车辆和货物的安全。
2.实现车辆科学调度, 降低车辆空载率、油耗成本, 提高运输效率、资源利用率和服务质量, 为企业降低运营成本, 提高企业的竞争力、整体形象和管理水平。
3.有效遏制公车私用, 节约公车使用成本, 对消防车辆、抢救车辆等进行准确定位、实时监控、高效调度, 在很大程度上降低了火灾及人民的损失, 保障了人民生命和财产的安全。
4.该系统已成功对接省交通厅, 根据省厅的标准规范各类运营车辆的运营, 有效地加强管理部门对车辆的管理力度。
该系统已广泛应用于各个行业, 其应用模式已由省内开始推广到省外, 目前已有多个省成功复制。
GPS定位服务 篇2
鉴于车载终端产品在检验检测和产品测试过程中关于GPS定位性能和漂移特性目前还无统一的测试方法，经研发中心讨论，确定以下测试方法：
一、定位性能的测试
一）、静态测试：（样本3台）
1、在晴朗天气，选择位置相对开阔地，停车摆放好GPS天线位置（建议选择车后挡风玻璃下）；
2、测量终端的冷启动定位时间：指标要求(1)平均定位时间要求小于120s+60s=180s；（2）最长定位时间不得超过：1.5*180s=270s；超过270s认定终端定位不合格；
二）、动态测试
1、在天气晴朗的条件下，在地下车库停车超过8小时的终端；
2、从车辆驶出地下车库起开始计时，行驶路线选择较为开阔的路面；
3、终端的平均定位时间应小于180秒，最大不超过270秒；
4、超过270秒以上定位的终端判定为定位不合格；
二、漂移性能的测试（测试样本3台）：
经过总结，终端发生速度飘移多发生在由不定位到定位的这段区间，由此确定以下速度飘移测试方案：
一）开阔地带测试：
车辆在开阔路面上行驶，拔掉定位天线，待终端不定位后接上定位天线，观察终端GPS定位速度是否有漂移，反复插拔3次/台以上，做好数据记录。
二）隧道测试
车辆以正常速度行驶，通过隧道（以星光快速隧道为测试点），查看终端定位是否有漂移现象存在，反复进出隧道6次；
经上述测试无漂移现象，可默认为无漂移。
研发中心
随身定位GPS手机导航全接触 篇3
内置GPS芯片手机
由于支持GPS导航功能对手机性能的要求比较高因此目前可以支持GPs导航的手机普遍都是相对高端的智能手机。这些智能手机的共同特点是具有运算速度较快的cPu芯片和较大容量的内存，这样才能实时运算卫星导航和存储大容量的地图数据。现在主流的高端智能手机的系统主要分为两类，一类是采用微软Windows Mobile操作系统的智能手机，另一类就是以诺基亚为首的采用SymbianS60操作系统的手机。
诺基亚E90
因为种种原因，诺基亚停止了对E系列的继续开发。而E系列最后的型号Ego却是一款异常强大的怪兽机型，双屏架构的EgO采用横向折叠的形式，用作日常使用的手机外屏尺寸为2.4英寸，而折叠之后一块4.0英寸、1600万色TFT显示屏和QWERTY键盘让E90完全成为了一款真正的电脑，高达800×352像素的分辨率让操作得以非常舒适，用户能够快速流畅地输入字符。此外EgO还搭载了一颗320万像素CMOS镜头，支持自动对焦和视频拍摄。定位为“个人通讯器”的E90除了强大的商务性能在网络连接等方面也有着良好的兼容性，除了集成WLAN外，还支持红外，蓝牙和USB传输。同时，还内置了GPS导航模块和相应的地图资料，在大屏幕的帮助下可进行自由定位和路线计算，为高端用户带来更大的方便。
诺基亚N95
N95堪称是目前市场上机皇级别的机型，独特的双向滑盖机身，除了将传统数字按键收入机身内部，在显示屏的另外一侧还专门设置了滑盖面板，将多媒体按键独立出来。作为一款顶级多媒体手机，N95配备了2.6英寸、1670万色TFT显示屏，240×320的分辨率为用户带来绝佳的视觉效果。机身上还搭载了卡尔·蔡司认证的500万像素镜头，加上专业的拍摄模式，已经超出不少低端DC的成像质量。N95采用的是主频为322MHz的ARM11处理器Symbian 9.3S60 3.1版系统的表现已经足够流畅。N95的GPS功能有着Symbian独特的风格操作非常简单，虽然显示屏不算很大，但检索丰富路线规划也极为细致。而本身它所选择的导航软件和地图资源也相当丰富，为N95的全方位应用起到了画龙点睛的作用。
诺基亚6110 NaVigator
诺基亚6110N是一款专门为大众设计的GPS手机，它采用了时下流行的滑盖造型，机身面板和按键都比较宽大保证了良好的操作手感。机器搭载了一块2.2英寸1600万色TFT显示屏，对于一款GPS手机来说屏幕似乎小了一点，不过诺基亚在显示屏四边中点上做出了标示，这样人性化的细节令人称道。6110N采用了Symbian9.2操作系统和S60第三版FPI软件平台，处理器主频达到369MHz。机身内置有200万像素摄像头，并有闪光灯的辅助，和5700一样能够提供360度全景功能。虽然6110N机身纤小，不过却全面地整合了GPS和AGPS功能，在Symbian系统下操作简单快捷搜索卫星和定位的表现都一丝不苟，其低廉的价格更是吸引了不少年轻人也加放到定位导航的乐趣当中来。
Mio A701
Mio A701的外形有着流畅的线条。硬件方面，A701搭载了一块2 7英寸TFT显示屏分辨率达到320×240。在实际的操作当中，这款显示屏表现出了极为出色的效果，播放视频和进行GPS导航时显示清晰流畅对于Windows Moblie 5.0操作系统的发挥也有着很大帮助。A701采用的是520MHz的IntelXScale PXA270处理器48MB的程序运行空间加上支持热插拔的SD卡扩容，各种软件的运行都游刃有余。GPS卫星导航功能更是不在话下，电子地图采用的是Mio自己开发的地图软件，能够提供商场、酒店、娱乐、旅游、停车场，加油站等18项分类搜索以及全程真人语音导航，功能强大而专业。
Mio A501
A501是M10最新推出的GPS导航手机产品，方方正正的机身沉稳大气。机身正面一块2.7英寸显示屏占据了大部分位置，用户除了通过屏幕下方的几颗按键进行操控外，还能直接在显示屏上进行触控操作。A501使用Windows Mobile 5系统内存为1GB ROM和64MB RAM的组合，同时用户还能够通过SD卡进行扩充。其搭载了一颗200万像素摄像头使得用户在商务处理之余，娱乐需要也能够得到一定的满足。作为A501卖点的GPS导航功能，用户可以通过机身正面的快捷键进行直接调用SlRFstarⅢ芯片在卫星搜寻和导航方面非常稳定，MioMap V3软件有2D和3D两种模式供用户选择，就算是入门级用户，也能够方便快捷地享受定位导航的快乐。
明基西门子P51
P51是一款搭载了QWERTY全键盘的智能手机。它采用了一块2.8英寸纵向QVGA分辨率的显示屏使得机身看起来瘦长用户握在手里会有非常平衡的感觉。P51采用WindowsMobile 5.0操作系统，支持EDGE网络，Wi-Fi连接以及VoIP功能，同时双128MB内存很好地保证了系统和软件运行的稳定性。其内置的GPS全球卫星定位模块有着很快的反应速度。得益于QWERTY全键盘的设计，P51的操作非常方便。在P51推出之后，不少欧洲媒体更是将其形容为Treo杀手，足可见P51不凡的实力。
夏新E860
E860是夏新目前智能手机方面的中流砥柱，虽然造型看上去中规中矩，但板材采用了新型材质完全改变了工程塑料高贵不足的缺点，特别是正面面板采用了仿皮革材料，给用户以美妙的触感。E860的厚度控制在了15.8mm，小巧轻便的机身上却搭载了一块2.8英寸的26万色TFT显示屏分辨率为目前主流的QVGA等级，同时机器还内置了颗200万像素的镜头，最大可支持拍摄1600×1200像素的静态照片。E860采用Rtel Xscale系列处理器，主频为312MHz，搭载了微软成熟稳定的Windows Mobile 5.0操作系统。在智能手机的应用之外，还内置有GPS接收芯片及天行者5.0导航软件。E860在设置方面非常符合国人的操作习惯同时更有着低廉的价格，在市场上很有竞争力。
华硕P526
P526尚未全面上市就已经赢得了不少奖项，这也让我们对
这款机型充满了期待。其硬朗的机身线条，完全忽略了现在轻薄机器的潮流，显得质感强烈霸气十足。机身按键方方正正键面宽大虽然取消了导航键，却反而烘托出机身右侧异常便捷的JogDial“万用转轮键”，这也成为了整部机器的一个小小亮点。P526采用了全新的Windows Mobile 6.0操作系统，200MHz主频的德州仪器TI OMAP 850处理器和64MB RAM/128MB ROM的内存组合能够让机器流畅运行，2.6英寸、65536色TFT显示屏支持手写输入，200万像素摄像头也能满足简单的拍摄需要。在GPS功能方面，P526内置了SiRF STAR第三代GPS信号接收模块，搜星速度快，定位准确，对地图的支持也非常完善无论是驾车还是徒步出行，都能够带来出色的导航服务。
多普达P800
作为多普达的一款旗舰产品，P800一上市就引起了人们的关注。它采用直立式的机身造型，配备了2.8英寸的屏幕。P800导航键的设计也别出心裁，采用了轨迹球加导向转轮，操作起来方便快捷。108mm×58mm×16.8mm的机身尺寸和128g的体重在智能手机当中可算是小巧型的携带十分方便。P800内置了一颗200万像素CMOS摄像头，支持数码变焦。它采用Windows Mobile 5.0操作系统，CPU是主频200MHZ的TI OMAP850处理器，内建1 28MB ROM／64MB SDRAM内存支持TF卡扩展。该机最大特点在于融入了GPS导航功能，SiRF StarⅢ芯片保证了信号的接收。此外P800还支持蓝牙无线传输支持办公室商务软件Word、PowerPoint、Exce、TXT支持PDF浏览等。
HTC Advantage X7500(多普达u1000)
虽然X7500并没有正式在中国内地上市销售，但这并不妨碍我们来认识一下这款堪称当今最强的PDA手机。在巴塞罗那的3GSM世界大会上，HTC推出的X7500将智能手机和超便携笔记本电脑的界限模糊化。X7500和一般的笔记本电脑设计无异翻开分体式的键盘后，便可看见它那夸张的5英寸VGA触摸屏幕。让人惊叹的是它还具有300万像素的摄像头供3G视频对话使用的VGA摄像头、蓝牙2.0连接，TV输出以及具备TomTom Navigator 6导航软件的整合式GPS卫星导航功能。内存方面它还拥有8GB硬盘容量及aiRISD卡扩展插槽电池寿命也达到了8小时左右。
中兴ZTE E700
E700是中兴在今年推出的一款面向高端商务用户的机型，造型有着PPC手机的传统风格，黑白两色的经典搭配为机器带来一丝清新时尚，同时黑色的显示屏区域又让机身整体看起来成熟稳重。2.8英寸显示屏采用320×240的分辨率，画面清晰流畅。E700是一款采用Linux系统的智能手机，支持对Office文档进行处理，多媒体娱乐和网络连接都一应俱全。而在作为卖点的GPS功能方面，它采用了真SIRF第三代导航芯片，内置全新凯立德专业电子地图，包含全国2800个城市和400，5生活设施信息点，用户能够即时定位，并进行智能查找。E700还配备了精准识别的语音导航功能，可直接指引旅途当中商场酒店、办公大楼等各类公共设施。
黑莓8310
加拿大RIM公司经过了8年的努力，终于在今年7月底取得了在中国的销售许可而旗下的8310在8月底上市销售，成为了不少高端商务人士选择的目标。目前国内市场上有不少BlackBerry风格的机型但原汁原味的8310仍然有着独特的造型风格，黑色的主色调搭配上银色的显示屏边框和导航键在沉稳当中透出一丝清新时尚。8310定位中端采用一块65536色CSTN显示屏，横向320×240像素的分辨率保证了宽阔的视野。它内置的是Intel PXA901处理器，QWERTY全键盘也已经是黑莓的标志。在基本的商务应用功能之外，8310有着出色的网络兼容和设备扩展能力 并且它在前作8300的基础上增加了GPS功能，为用户带来了一整套的商务解决方案。
支持微软Windows Mobile操作系统的GPS导航软件
手机作为GPs导航的硬件十分重要，但是软件方面也是必不可少的，手机只有GPs并不能导航，只有安装了好用的软件才能真正实现导航，这里我们为大家简单介绍一下两大智能手机操作系统上的GPs导航软件。
采用微软Windows Mobile操作系统的GPS智能手机种类最多，而软件也是最丰富的。Windows Mobile操作系统的前身是1 996年推出的Windows CE。2000年第二季度，微软Windows CE正式脱离对Palm的依赖，更名为WindowsPocket PC(PPC)。到了2003年，微软又开发了Pocket PhoneEdition和wIndows Powered Smart Phone操作系统，而这两者的融合，才是严格意义上的Windows Mobile智能移动终端操作系统。目前手持设备上基于Windows Mobile的GPS解决方案是最多的了，既有PDA式的整体解决方案，例如MioA701多普达的P800等，也有专业的PND(个人导航设备)产品如宇达电通Mio C720。基于Windows Mobile操作系统的GPS导航软件种类最多，升级和服务也相当方便。目前主流的有灵图，凯立德道道通、ROUTE 66等，下面我们就以灵图6.0作为例子，为大家介绍一下。
灵图天行者是一套适合在掌上电脑上安装的自导航软件，它以大比例尺的城市导航地图为展示平台根据用户指定的起点，终点智能设计出最佳行车路线，并提供实时的语音提示导航功能。
目前灵图软件可以方便地在电子市场中买到，在一些GPS导航设备中也都预装了这款软件。今年，灵图推出了天行者6导航软件这款软件相比以前的版本，在各方面都登上了一个新的台阶不仅导航速度大为提高，并且以前被用户所诟病的一些问题都有了一定的改进在性能、功能，用户界面等多方面进行了大量的改进和优化。
灵图天行者的地图做得十分出色，道路设置也比较及时、丰富，包含了300多个城市的详细地图，对于重点城市地图的更新比较及时。
天行者6的导航功能可以说是非常的强大，语音提示及时明确，并可显示距离目的地距离，预计剩余时间，当前道路名称等导航信息。其还支持GPS用户自有轨迹导航，用户可以自行记录信息点，并对信息点设定提醒内容，比如你可以把有测速拍照的地方记录下来，当你靠近此信息点时，系统会自动播放你所设定的提醒内容。在天行者6中还增加了许多人性化的功能如路口扩大功能，当导航到岔路口、环岛、立交桥等复杂路段时，系统会自动进行扩大提示，以避免走错路线。在具有手机功能的PDA上使用时，还可以给同样使用天行者的PDA手机发送包含你当前
所在地信息的短信，对方收到后即可直接设为目的地，对于你保存的地址簿还可以方便地导入导出。
天行者软件内包含了丰富的设施点信息，有十几个大类，上百个子类，共计超过200万个设施点的信息，涵盖了大部分的公共设施等常用设施的位置信息。地址簿使用方便，尤其是可以单独设定回家或回单位两个位置点进行快速导航。
灵图天行者可以在多种平台上使用，目前支持PCUMPC、PDA智能手机(Windows mobile)、MP4(Windowsmobile)等多种终端。天行者PDA版本的软件对运行环境有一定的要求，不过目前市场中的主流设备大多可以使用。
支持诺基亚Symbian S60操作系统的GPS导航软件
全球智能手机用户数量最多的智能手机平台就是Symbian。Symbian是诺基亚、摩托罗拉西门子等手机制造商共同出资组建的一家专门从事手机操作系统的研发单位。Symbian操作系统是目前市面上最具代表性的一款，该操作系统以占用资源小，对硬件要求低第三方软件支持广泛等优势成为目前智能手机市场上应用最为广泛的产品。Symbian操作系统还主要包括S60、UIQ等几个分支。目前来说，支持Symbian S60操作系统的GPS导航软件其实并不是很多，现在最好用的GPS导航软件当属专为诺基亚手机开发的ROUTE 66。下面我们就来介绍一下这款软件。
ROUTE 66是一家专攻个人移动导航系统的软件公司，其产品和服务行销亚洲，西欧以及北美市场。目前ROUTE66主推的是S60版本的导航软件，并大多与诺基亚的导航模块搭配销售。不过近期ROUTE 66已经推出了PPC版本的导航软件。
目前的ROUTE 66使用的国内地图是地质出版社出版的地图，地图的数据基本满足、大中城市使用的需求信息很详细，只是一些乡间小路及偏远的小地方没有涉及。ROUTE 66除了可以在国内使用外，只要你拥有国外的地图数据，你也可以用它到国外进行导航。
ROUTE 66支持多种语言的语音报读，其中包括英语、普通话、广东话和台湾话等语言，当选择语音后，界面的文字也会有相应的变化。
ROUTE 66的地图界面设计得十分有特色，也非常的好看，除了色彩丰富、信息易于辨认之外，规划好的路径还会根据路程的变化自动进行缩放。
路径规划和导航功能是ROUTE 66非常出色的地方，导航系统有很多富有创意的功能。在路径规划的时候，ROUTE66可以进行跨地区查找，并且显示的结果信息十分丰富。在导航的时候，ROUTE 66可以向用户提供详尽的车道信息，帮助驾驶者在复杂的道路上选择最佳的车道，到路口时，还可以显示出道路的分道情况。
地图的画面可以随车速的快慢而自行变大变小，画面上的指示也比较多，有行驶路名、前方要进人的路名、公里数到达目的地的大概时间所走路途的用时。当遇到前方转弯有多个路口时还有箭头区分，进入十字路口时可以显示红绿灯等。不足之处是所走道路周边的设施没有名字显示。ROUTE 66的语音提示洪亮清晰比较及时。当你走错路时，ROUTE 66能在最短的时间内重新计算出新道路的路径。
ROUTE 66的兴趣点设置得比较完善，基本数据做得很全面，为用户提供了大量实用的兴趣点当你进行兴趣点查询时，连目的地的电话等信息都有提供。另外，ROUTE 66的收藏夹功能也比较强大，像“回家”“回到公司”等收藏功能也一个都不少。
目前ROUTE 66在国内市场销售的主要是S60和PPC两个版本，另外还有带蓝牙GPS模块的套装可供选择。软件的体积相对其他软件来说算是小的，主流的S60和PPC机型都可以轻松支持。另外，对于S60第三版和VGA屏幕的PPC，ROUTE 66的软件也都可以支持。
其他非GPS智能手机的导航方案
看了前面介绍的GPS手机，可能很多人都心痒痒了，但是眼前我们可能已经拥有了一个很好的智能手机，只不过没有内置GPS芯片而已。那么，这样的手机就不能使用GPS导航了吗?答案是否定的，其实只要你的智能手机支持蓝牙功能和大容量存储，基本上就可以搞定GPS导航了。蓝牙功能是为了手机连接外置式的蓝牙GPS模块，大容量存储则是为了存储你的地图资料。
在地图方面，其实智能手机的应用方法是相同的，不管你是Windows Mobile系统还是Symbiar S60操作系统，地图的使用是和前面完全一样的，不同的是你要为你的智能手机选择一个好的蓝牙GPS模块作为搭档。下面我们就介绍两款蓝牙GPS模块。
诺基亚LD-3W蓝牙卫星接收器
诺基亚推出的蓝牙GPS接收器LD-3W是LD-1W的升级版本。LD-3W的定位精度可达5米，支持路径规划和语音导航能和多款导航软件配合使用，并且和诺基亚S60平台的手机兼容。LD-3W采用了蓝牙2.0版本，可支持15小时连续使用。只要你拥有一部诺基WS60的蓝牙手机，那么加上它，你就可以进行车载导航了。
丽台9559X GSS蕊牙卫星接收器
9559X是丽台科技(LEADTEK)推出的一款小巧的GPS卫星接收器，专门为随身携带手机PDA或笔记本电脑等数码产品的商务用户而设计。在性能上，9559X内置SiRFstarⅢ超高效能芯片，在灵敏度提升和耗电量控制方面较之以前的产品都有了明显的改进，热开机定位仅需1秒，并且能够很好地避免周围环境对定位感应的影响。9559X最多可以接收20颗定位卫星信号这足以为用户提供最佳的定位导航，想漏都漏不掉。在易用性和兼容性方面，9559X也非常的方便。它能提供最长11小时的使用时间并且可以用诺基亚的BL-5C电池来兼容供电。
Linux和Palm系统智能手机的导航方案
GPS定位技术及其应用 篇4
卫星定位是利用已知卫星的精确位置坐标和距离确定目标的位置的方法。GPS是利用导航卫星进行测距、测速和定时,为全球范围内海陆空各用户提供高精度三维位置和时间信息的空间无线电导航系统。由于卫星发送的信号精度、编码方法和传输制式等参数对定位精度有巨大影响,尤其在军事领域,为防止受制于人,各个有能力的科技强国,纷纷发射自己的卫星,建立自己的卫星导航系统。目前,全球主要的卫星导航系统有美国GPS、俄罗斯GLONASS、欧洲伽利略、中国北斗星系统,GPS系统得到了广泛应用。
1.1 卫星导航系统的组成
卫星导航系统由三部分组成:空间部分、地面控制部分、用户部分。空间部分由24颗卫星组成;地面部分由地面跟踪站组成,主要任务跟踪、调控卫星、注入修正参数。用户部分由接收机、数据处理软件及相应的用户设备组成。接收卫星发送的信号,利用信号进行导航定位工作。
1.2 定位原理和方法
定位方法有多种,经常使用的有多点交会法。按接收方式分为主动式和被动式。按测量方法分为距离交会和方位交会。
1.2.1 主动距离交会式
不需要目标知道,由卫星主动完成。
(1)单颗卫星通过激光测距方法,通常可测出目标距离和方位。其最大优点是单点测距,一个站即可实现定位。
(2)在同一时间由不同地点的卫星对目标进行激光测距,根据测得的距离交会,交点即为目标位置。存在的问题:激光测距是通过测定发射与接收激光的时间差,实现测距,需要发射功率大,而反射信号随目标形状变化,信号弱、易受干扰,目标周围其他物体产生的杂波难以分辨、不易滤除。
1.2.2 主动方位交会式
利用两颗卫星,如图1,测出
1.2.3 主动定位法
同一时间只能测一个目标,卫星资源浪费大,通常用于特殊目的,如军事、制导等。
1.2.4 被动式定位法
利用卫星广播发送信号,目标自带接收机实现定位法。此法广泛用于民用场合,GPS正是这一方法。
2 GPS工作原理和定位
GPS采用交互定位原理。已知几个点的距离,则可求出未知点所处的位置。对GPS而言,已知点是空间卫星,未知点是地面某一目标。卫星的距离由卫星信号传播时间来测定,将传播时间乘以光速可求出距离为:S=ct(c为光速,t为传输时间)。
GPS系统由24颗距地球表面约2万km的卫星组成,其中21颗用于导航,3颗用于备用,1995年4月达到全运行状态。每个卫星发射导航定位信息,该信息包括卫星ID编码、卫星运行轨道信息、卫星钟修正数、以及其他一些系统参数。GPS接收机利用此信息计算某一时刻卫星位置,测出时间差,从而确定用户位置。导航信息通常被称为广播星历。一个GPS接收机同时接收4颗卫星,就可以解算出径、纬度和高度。
基本的问题是要求卫星和接收机具有精确的时钟,要求卫星和接收机之间的同步精度达到纳秒级,通常很难做到。卫星数量少,政府动用国家资源,可高成本投入,采用高精度的原子钟,误差极小。而接收机数量大、成本小,一般采用石英钟,会产生较大的误差。
(1)直接定位法:根据接收机到不同卫星的距离求出接收机位置S1=c(T-T1)S2=c(T-T2)S3=c(T-T3)
式中:S1-到1#卫星距离;S2-到2#卫星距离;S3-到3#卫星距离;T-卫星信号发送时间;T1-接收到1#卫星信号的时间;T2-接收到2#卫星信号的时间;T3-接收到3#卫星信号的时间;c-光速30万km/s;
(2)差分定位法:直接定位法,主要的问题是用户接收机的时间精度是有限的,由于电磁波速度30万km/s,而时间上的微小误差就会导致测量距离精度巨大的误差。由于用户接收机受成本、体积的限制,通常采用石英晶体作为振荡源的定时系统,其特点是时间累积误差较大,但在短期内基本保持不变,时间误差率可达10-9,因此根据这一特性,人们可采用差分定位法消除误差。从而使廉价的接收机也可获得高精度的数据。卫星导航信息的内容主要包括:信息发布的天文时间、卫星的精确坐标和按照规定格式发布的同步信号。接收机在同步信号的最后一个脉冲,读取时间、坐标信息并存储,经过以下计算,求得结果。
式中:S1-目标到1#卫星距离;S2-目标到2#卫星距离;S3-目标到3#卫星距离;T-卫星信号发送时间;T1-接收机收到1#卫星信号的时间;T2-接收机收到2#卫星信号的时间;T3-接收机收到3#卫星信号的时间;c-光速300000km/s;Δt-接收机时间误差。
这里要注意S1、S2、S3由于接收机的时间误差,其实是具有较大误差的距离参数。但距离差S1-S2和S1-S3是克服了时间系统误差的参数,误差精度可达10-9。cΔt-为系统误差;通过距离差运算,可将系统误差消除。
以平面图为例:
式中:A、B为实测值,假定为常数。
设接收机坐标为x,y。卫星坐标分别为:(x1,y1),(x2,y2),(x3,y3)。
则有:
公式(4)和(5)分别为双曲线方程。解该方程组,可求出x,y值。
随着科技的发展,这种复杂的数学运算,由嵌入接收机的计算机完成已不是难事。计算机根据多颗卫星发送的参数,经过多次运算,优化组合,去伪存真,最终给出最佳结果。
3 AGPS系统
GPS定位系统,接收机在同一地点需要观测到4颗卫星,在条件受限的情况下如立交桥下、建筑物内不易实现。同时由于卫星能源有限,发射功率不大。接收机距离卫星很远,需要很高的灵敏度,接收机的功率消耗较大。
利用卫星导航原理,在地面建立若干基准站,由基准站发射导航信号,接收机根据不同基准站信号时间差和基准站位置参数,即可求出自己的坐标(网络辅助GPS定位系统)。由于接收机离基准站较近,所需发射、接收功率比较小,接收机体积可以做得很小,待机时间很长。主要的问题是,需要建立许多基准站,才能覆盖大部分面积。这就需要大量的投资。目前,GSM移动电话蜂窝站,已遍布全球,可以利用现有的蜂窝站建成导航基准站,只是在现有的设备基础上,适当增加功能,实现起来十分容易。接收机亦可嵌入GSM移动手机内,实现一机多能。
利用卫星导航和基准站导航混合型,可减少地形、地貌的影响实现较准确定位。
4 应用
由于GPS定位系统是广播发送,用户接收机数量不受限制。同一时间可多个用户使用,互不影响。发送的信息免费使用,且其用途广泛,因此在医疗救助、防盗、科考探险、航海、旅游、结合电子地图GIS实现汽车导航、地质勘查、安全保卫等国民生活中得到大量的应用。
4.1 医疗救助
据联合国统计,世界人口已突破67亿,其中60岁以上的老年人已超过6.7亿。这些人自助能力差,已成为社会的一个问题。随着技术进步,给这些弱势群体配备GPS定位系统设备,在突发事件发生时,可发现情况、确定方位,以便得到及时救助。
4.2 安全保卫
世界各国要人,往往是恐怖袭击的主要目标,为此安全保卫人员能够实时跟踪重要对象,才能及时部署保卫措施,做到万无一失。在奥运会、洲运会、世博会、高峰论坛等大型聚会场所,各国首脑、政要目标多、级别高。国家保卫部门可在其交通工具上安装GPS,随时了解动向,预研、预判,及时安排警力。
4.3 武器制导
通常将目标坐标输入弹上计算机,导弹在飞行中根据卫星定位系统不断修正运行轨迹,以使其准确到达目标坐标,引爆弹头。目标坐标的获取,可采用敌后侦察、地图定位、激光测距等手段。对一些重要建筑物、机场、发射场等很容易获取其坐标。而对于一些临时出现的目标、移动目标,可采用观察所测定法,先由GPS定位装置确定观察所坐标,然后通过观察所激光测距仪,测出距离、方位,从而推算出目标坐标。
参考文献
[1]中国咨询投资网.中国GPS导航市场分析[DL]
寻找自己 性格GPS定位系统 篇5
你想了解自己的真实个性吗？
本期不仅有性格基因测试，还为你解析常见梦境掩藏的心理。
在寻找到真实的自我之后，才能面对自己个性中存在的问题，并加以解决哦。
赶紧来寻找自己吧。
性格基因测试 去年至少看过一次美术展览，家中书柜至少有一本和美术有关的书籍？
Yes→2 No→3 你的地理成绩比数学好？
Yes→4 No→5 你能够说出五位小学同班同学的姓名，并记得他们的长相？
Yes→5 No→6 身边有学美术或相关职业的人？
Yes→7 No→8 你曾经组过乐团，或参加过任何与美术音乐有关的表演活动？
Yes→8 No→9 你觉得自己的记忆力和表达能力都不错？
Yes→9 No→10 你目前的发型是长发，或是正想要留长发？
Yes→11 No→12 你生性寡言，不容易和他人推心置腹？
Yes→12 No→13 看见可爱的绒毛玩具，会想摸一下？
Yes→13 No→14 你对于阅读很有兴趣，不喜欢人挤人的百货公司？
Yes→14 No→15 曾经亲手画过图画或卡片送人？
Yes→16 No→17 曾经送过花给人，或曾收过他人送的花？
Yes→17 No→18 因为食欲不错，食量也大，有体重过重的问题？
Yes→18 No→19 你喜欢飙车的速度感？
Yes→19 No→20 你喜欢向日葵胜过鸢尾花？
Yes→20 No→21 曾经因为犯错而被处罚？
Yes→22 No→23 你对于数字相当有概念？
Yes→23 No→24 对于蓝色的画作比红色的画作来得有感觉？
Yes→24 No→25 每天都会喝很多的水？
Yes→25 No→26 喜欢德国表现画派胜过古典派？
Yes→26 No→27 喜欢喧闹的画面还是安静的画面？
Yes→27 No→28 曾有人对你表示，你是个难以捉摸且不按牌理出牌的人？
Yes→D No→A 你的房间收拾得整齐干净，做起事来一丝不苟？
Yes→B No→C
你不太喜欢拍照？
Yes→C No→D 身处于宽阔的空间会有不安全感？
Yes→D No→E 你的个性不拘小节？
Yes→F No→E 你不相信算命和轮回？
Yes→F No→G 今年有至少一次的国外旅行计划？
Yes→G No→H
A：理性且深懂分寸拿捏，但大半时间都是过着一个人的生活，不容易相信他人，宁可孤独一人也不愿冒险。
B：你有独特的人生观，不喜欢随波逐流，但若脱离团体又会感到不安和害怕。因为拿不定主意，经常在机会降临时犹豫不定，做事有点虎头蛇尾的你，经常是说得多做得少。
C：情绪喜怒无常，别说他人很难真正理解你，连你自己也不能百分之百地掌控自己。你喜欢冒险、挑战、变化，对于不正常或是特异的人事物最感兴趣。
D：你是个执着乐观的人，对人生的看法充满热忱和几分难得的孩子气。重视情感的你很容易被打动，且因为情感付出太多，最后被毫无保留地伤害而深感痛苦不已。你的想法单纯，不够世故。
E：对于事情的看法比较悲观，害怕挫折和痛苦，但面对变局时，仍能冷静以对，这是你最与众不同之处。对于自我要求相当严格的你，很难完全放松。
F：易对事物热衷且不知不觉就会走火入魔的人，心地善良且没有心机。你经常心存乐观，期待能透过自己的力量去改变他人的生活。你喜欢接近群众，对于朋友尤其充满热忱，为人不斤斤计较。
G：你是凡事按部就班的人，不会好高骛远，是你最大的优点。你不太善于言辞和自我包装。虽然脚踏实地，但由于生性害怕改变，冒险精神显然很不足。
H：这种人可能拥有满腹知识，却缺乏实务能力。自尊心强，习惯掩饰不安，擅长纸上谈兵，最终只能成为幕僚角色。
6种心理掩藏的梦境
每个人的生活经验会烙印在脑海里，并会在梦里投射出来。以下是临床个案常见的典型人格及其梦境，归纳成六大类型，希望有助大家了解自己。自责与自我否定的人
常梦到和人摔角、打架、厮杀，梦中都是辛苦的斗战和疲累，或是钱包被偷，而与窃贼拉扯追逐。这些梦境是一种反复的自我否定，投射出的是内在矛盾冲突的性格。这类人可能是成长于高标准的环境中，从小到大不断被责骂。另外，有些婚姻失败的父母，常把挫败的情绪转嫁到孩子身上也会造就孩子形成自责型的人格。自我怀疑及自我形象差的人
老是梦到自己没有穿衣服走在大街上，或是穿着不得体、羞惭万分，奇怪的是，旁人竟然没有发现。这是缺乏自信者典型的心理状态和最常见的梦境。这类人成长过程中，可能是没有获得大人的信任，或是在负面教育环境中成长的人。另外则是在一种竞争的环境中成长的人，特别是兄弟姐妹间的比较，自信心不断被打击。自我要求高、完美主义的人
常会梦见被人追赶，并且很明确地看见有人在后头追自己、距离近得快要被追上，只好跑得更快。这是完美主义者最常出现的梦。永远觉得自己努力还不足够，才没能达到完美的境界。这类人可能是因为成长过程中，大人太过忙碌而被忽略，因此怎么努力都没有被鼓励，或是大人的标准过苛。内心充满恐惧的人
同样是被追赶的梦，但这种人在梦里只有被坏人追的意识，却连究竟是谁在追着自己都看不到，有一种说不出的恐惧深植内心。这种人是儿时成长环境的不稳定所致。人的安全感一般是在三岁幼童期以前就逐渐建立，若和不同照顾者相处下长大的孩子，就容易造成安全感严重不足；或是家中充满争吵，也会如此。不了解自己内心感受的人
搭电梯要去某一层楼，明明按下了电梯的按钮，却一直到不了想去的楼层，就像一直想搞懂自己，却总不了解自己情绪和想法，所以一直到不了想去的地方。这类人可能是从小不被容许出现“情绪”，或是没有人可以谈心。很多人都可能因为在家中不习惯敞开心胸，总会疑惑为什么快乐后总觉孤单、人群里也觉得寂寞。假单纯的人
GPS定位服务 篇6
利用霍普费尔德（Hopfield）改正模型加上Davis映射函数以及萨斯塔莫宁（Sasstamoinen）改正模型加上大部分区域的NMF映射函数两者之间的精度对比，得出在大部分连续历元中萨斯塔莫宁（Sasstamoinen）改正模型要优于霍普费尔德（Hopfield）改正模型，运用克罗布歇模型（Klobuchar）和无电离层延迟组合两种方法，通过实测数据进行比较，得出无电离层延迟的改正要优于克罗布歇模型（Klobuchar）的改正。
关键词：精密单点定位（PPP）；对流层改正；电离层改正
1. 引言
GPS精密单点定位就是利用精密卫星星历和钟差数据，以及单台双频接收机采集的码和相位观测值，采用非差模型进行单点定位。非差观测模型可用观测值多，保留了所有的观测信息，可以直接测得测站坐标，不同测站的观测值不相关，测站与测站之间无距离限制；但同时它的未知参数也比较多，并且无法采用站间或者星间差分的方法消除误差影响，必须利用完善的模型改正。
许多学者对精密单点定位技术的理论和方法进行了深入研究，尤其是在卫星钟差估计和误差模型改正方面，取得了大量的科研成果，但对静态精密单点定位能够达到的精度以及一定精度下的收敛时间并没有准确数据。精密单点定位的关键之处就在于设法消除或减弱系统潜在的所有误差。由于PPP利用单台接收机的非差观测数据定位，其误差不能利用差分方法消除，只能通过建立误差改正模型，参数估计、组合观测值等方法减弱。
2. 精密单点定位与传统单点定位对比分析
传统GPS单点定位是指利用伪距及广播星历，采用距离交会法解算接收机天线所在点的三维坐标，又称伪距单点定位。伪距单点定位的数据采集和数据处理简单，定位速度快，用户在任一时刻只需使用一台GPS接收机就能获得测点在WGS-84坐标系中的三维坐标。但由于伪距（即使是P码伪距）的观测噪声至少也有几十厘米，广播星历的轨道精度为几米，卫星钟差改正精度为几十纳秒，这种单点定位的坐标分量精度只能达到十米级（P码单点定位精度约为3m），只能满足资源调查勘探等一些低精度导航定位领域的需求。
受到伪距单点定位精度的限制，GPS导航定位技术通过几十年的变化发展，提出了许多获得厘米级精度的定位方法。目前广泛使用的是差分GPS定位方法，通过组成双差观测值消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差，削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性强的误差影响，达到提高精度的目的。差分GPS无需考虑复杂的误差模型，解算模型简单、待估参数少、定位精度高，同时利用了双差模糊度的整数特征，因而得到广泛使用。其不足之处在于：（1）需要在参考站和移动站之间进行同步观测（2）需要在参考站附近工作（3）参考框架间的矛盾。
GPS定位技术与误差 篇7
自1974年以来, GPS经历了方案论证、系统论证、生产实验这三个阶段, 到目前为止, 已经发展成为精度高、可靠性强, 应用范围广的全球定位系统。在未来的航空领域, GPS成为首选的定位系统。GPS由空间卫星、地面监控部分和用户设备组成。
空间卫星24颗, 分布在6个轨道面内, 通常可见卫星数目为4颗至11颗不等。卫星的可见数对航空器的放行有一定的影响。因为RIAM预测需要至少5颗可见卫星。卫星的检测与故障排除也需要至少6颗卫星。有足够的卫星数, 才能保证航空器运行期间, 导航精度的可靠性, 减小导航误差。
地面监控部分由1个主控站、3个信息注入站和5个卫星监控站组成。用于监视卫星运行;确保GPS时间系统;跟踪并预报卫星星历和卫星钟状态;向每颗卫星的数据存储器注入卫星导航数据。
用户设备是用户得以实现GPS定位的目的, 通常称为GPS接收机。有天线单元和接受单元两部分。航空器是一项高新精尖的科技, 对天线和接收机也提出了更高的要求。接收机天线灵敏度增强, 方向性好, 能够较好的屏蔽外界干扰。接收机处理好选址问题, 减少多路径效应引起的误差。
2、GPS定位原理
卫星的运动收到地球引力、日月引力以及太阳光压的影响, 导致受摄运动, 因此卫星的运动不是简单的圆形, 而是复杂的椭圆。GPS对航空器起到的最大作用就是定位, GPS的定位分为静态定位 (绝对定位) 和动态定位 (相对定位) 。
GPS绝对定位原理是, 以GPS卫星和用户接收机天线之间的观测距离为基准, 根据已知的卫星瞬时坐标来确定用户接收机天线所对应的位置。可以采用伪距测量和载波相位测量方法测距。G PS相对定位是指用两个接收机分别安置在基线的两个短线, 其位置静止不动, 同步观测4颗以上GPS卫星, 确定基线端点在坐标系中的位置。利用差分技术可以结算出两个测站之间的基线向量。GPS差分定位可以分为位置差分、伪距差分和载波相位差分。
3、GPS的定位误差
国际民航组织ICAO建议以误差圆半径R为定位精度的标准。指以实际位置为中心做一个圆, 圆为包括95%的定位结果, 该圆的半径R就是定位误差的半径。PBN中的包容度应该也是这样计算出来的。
为了精确定位, 必须尽可能的消除误差。GPS测量是通过地面接收机接受G P S卫星发射的信息, 从而定位。所以GPS误差的主要来源于卫星部分、地面接收装置和信号传播。在高精度GPS测量中还要考虑地球的整体运动导致的误差。
3.1 与卫星有关的误差
GPS绝对定位精度受多种因素的影响, 其中之一就是卫星。包括卫星星历误差、卫星钟误差和相对论的影响。
观测卫星的几何位置影响GPS定位精度, 包括, 三维几何精度因子P D O P、时钟精度因子T D O P, 垂向精度因子V D O P (又称高程精度因子) 、平面精度因子H DO P (又称水平精度因子) 、几何精度因子GDOP。根据统计分析, 卫星的几何分布和钟差对定位有很大影响, 几何精度因子越低, 定位精度越高。
卫星星历误差来源于广播星历和实测星历, 是一种起算数据误差。可以通过建立区域性卫星跟踪站和利用轨道松弛法降低。卫星钟误差来源于钟差、频偏和频移产生的误差, 利用接收机之间求一次差进行解决。相对论引起的误差主要在精密定位中考虑。是由于地球转动与卫星转动之间存在速度差造成的。
3.2 信号传播有关的误差
GPS信号经过电离层和对流层传送到接收机, 在传输过程中受电子密度和大气密度分布不同的影响, 产生电离层折射误差和对流层折射误差。同时还会产生多路径效应误差。
电离层中的电子属于弥散性介质, 电磁波在其中传播时的速度与频率的大小有关。根据研究表明, 为了降低电离层折射误差, 可以通过双频观测或电离层改正模型。由于不能精密的模拟电离层的分布, 所得出的一些计算公式只是一种经验估计式, 无法建立严密的数学模型。目前采取的电离层时延改正模型也可消除电离层折射的7 5%。除此之外, 利用两台以上的G P S接收机在基线两端进行同步观测, 并对同步观测值求差, 也可以削弱影响。
GPS信号经过对流层时传播路径发生弯曲, 从而使测量距离产生偏差, 这就是对流层的折射误差。地面气候、大气压力、温度和湿度都会影响对流层折射误差。目前采用霍普菲尔德模型、萨斯塔莫宁模型或勃兰克模型可以减少92%~95%的对流层折射影响。在观测站直接测定气象参数, 用于以上三种误差模型, 并引入对流层影响的附加估计参数, 可以进一步降低误差影响。近距离时, 还可以采用同步观测值求差法。当距离大于100KM时, 对流层折射的影响是限制GPS定位精度提高的重要因素。
多路径效应误差是我们关注最多的误差, 严重影响G P S测量精度。严重时还将引起信号失锁。信号在到达接收机之前可能经过多路反射、干涉, 导致信号相位和光程产生很大变化。为了抑制多路径效应, 首先应该选择合适的观测站。选址位置应该远离大面积的平静水面, 选择吸收微波信号能量较好的灌木草地和其他植被。同时选址位置应远离高大建筑, 也不宜在山坡、山谷和盆地中, 避免反射信号从天线抑制板的上方进入天线, 产生多路径效应。
3.3 与接收机有关的误差
接收机误差包括接收机钟误差、接收机安装误差、天线相位中心位置误差及几何图形强度误差。
接收机采用的振荡器不同 (如石英晶体、恒温晶体) , 接收机钟的误差不同。将每个测站时刻的接收机钟差当做一个独立未知数, 在数据处理中与测站的位置参数一并解决。应注意个观测站时刻接收机钟差是相关的, 将其表示为时间多项式, 并引入平差模型中求解系数。还可以通过卫星求一次差消除接收机的钟差。
接收机在安装过程中, 接收机天线相位中心相对于测站标识中心位置的偏差就是接收机安装误差。可以对这种误差进行GPS变形监测, 采用有强制对中装置的观测蹲进行校正。
4、GPS测量误差应用于GLS
上述与卫星有关的误差、信号传播误差以及接收机的误差都会影响G PS测量结果和定位精度, 产生定位误差。按性质分类, 卫星轨道误差、卫星钟误差、接收机钟差和大气折射误差都属于系统误差。多路径效应及观测误差属于随机误差。
虽然系统误差是GPS测量的主要误差来源, 但都是有规律可依。根据其产生的原因, 采用不同的措施就可以降低或消除。总体来说可以建立相应的系统误差模型, 对观测量进行修正;引入相应的未知参数, 在数据处理中与其他未知参数一起求解;或将不同观测站的同步观测值平差, 消除误差影响。
目前比较难处理的是随机误差系统中的多路径效应。在最新的地基增强系统 (GBAS) 的着陆系统 (GLS) 中, 多路径效应成为限制其发展的主要因素。
参考接收机通常坐落于GBAS参考站或机场边界附近。在参考接收机或用户接收机中, 影响差分GPS的重要误差源是多路径。该类误差较难处理, 不能通过差分处理补偿。为降低多路径误差的影响, 参考接收机的选址就显得极为重要。
目前已经对GPS多路径效应的影响以及如何减少这些影响做了很多研究。并且提出了关于这一主题的大量有益的参考问题。
地面反射是一种潜在的多路径源。这类误差叫做地面反射多路径效应。美国采用多路径抑制天线 (MAL) 对其进行处理。该天线有效降低从地面反射又从上方进入接收机的信号, 显著降低多路径信号的能量, 成功屏蔽相当数量的潜在误差。
虽然MLA能有效减轻地面反射多路径效应, 但是, 为了减小来自其它的多路效应的影响, 参考接收机的位置仍然很重要。因此位置勘测通常是评估潜在的多径源。在进行选址时, 要把参考接收机分散的放置在一定空间, 保证环境多路径的影响不相关。
5、结束语
GPS定位技术在航空航天中发挥极其重要的作用, 确定影响定位精度的各种误差, 可以有效提高定位精度, 确保航空航天的安全运行与发展。在进行航空器运行时, 考虑这些误差的影响, 可以帮助我们建立有效的误差模型, 确定误差的大小, 制定有效工作区。制定合适的航路宽度和保护区域, 保障运行安全性, 提高运行效益。在以后的工作中, 还将进一步对各项误差, 尤其是多路径误差进行研究。
摘要：介绍GPS的基本组成和基本定位原理, 帮助初学者了解GPS。GPS测量中受到多种误差的影响, 本文对影响GPS测量精度的误差进行综合, 并总结目前采用的对应措施。目前航空领域越来越重视GPS的使用, 本文在最后结合当前最先进的GLS系统, 探讨GPS主要误差对GLS系统的影响。
关键词：GPS,定位,误差,GLS
参考文献
[1]陈高平, 邓勇.航空无线电导航原理.国防工业出版社.2008.9.
[2]王惠南.GPS导航原理与应用.科学出版社.2003.2
[3]黎明峰, 冯宝红, 刘三枝.GPS定位技术及其应用.国防工业出版社.2005.12
[4]黄智刚.无线电导航原理与系统.北京航空航天大学出版社.2006.8
[5]GNSS Manual version 5-Rio working version.2001.9
GPS定位服务 篇8
1 GPS定位原理
GPS全球定位系统主要有三大组成部分, 即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。其中GPS空间星座部分、地面临控部分均为美国所控制, GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号, 经信号处理而获得用户位置、速度等信息, 最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。
按目前的方案, 全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万km的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道, 运行周期约为11h58min, 分布在6个轨道面上 (每轨道面四颗) , 轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球的任何地方, 任何时间都可观测到四颗以上的卫星, 并能保持良好定位解算精度的几何图形 (DOP) 。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。GPS的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息, 用户接收到这些信息后, 经过计算求出接收机的三维位置、三维方向以及运动速度和时间信息。
由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差, GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离, 故称为伪距。对CA (Coarse-Acquisition, 粗捕获码, 即民用码) 码测得的伪距称为CA码伪距, 精度约为24m左右, 对P (Precise Code, 精密码即军用码) 码测得的伪距称为P码伪距, 精度约为2m左右。
2 GPS通信格式
目前, 几乎所有的GPS厂商都遵循美国国家海洋电子协会 (NationalMarine Ele ctronics As s ociation) 制定的NMEA-0183V20通信标准格式。GPS接收机的输出语句按照串行通信协议, 数据格式为8个数据位、1个起始位、一个停止位和无奇偶校验位。
这种通信标准格式语句达数十种之多, 各种数据句型均以“$”开头, 数据主要由帧头、帧尾和帧内数据组成。根据数据帧的不同, 帧头也不相同, 主要有:
$GPGGA (GGA-GlobalPos itioning Sys te m FixData) ;
$GPGLL (Ge ographic Pos ition-Latitude/Longitude) ;
$GPGSA (GPS DOP and active s ate llite s) ;
$GPGSV (State llite s in vie w) ;
$GPRMC (Re com m e nde d Minim um Navigation Inform ation) ;
$GPVTG (Trackm ade good and Ground s pe e d)
其中$GPRMC是GPS推荐的最短数据, 其数据帧格式为:$GPRMC, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <11>,
3 定位数据的提取
在通常的应用中, 一般为GPS接收机分配一个COM串口进行数据传输, 而对于无线通信设备接口而言, 也可以为其指定一个虚拟的串口进行通信。接收机只要处于工作状态就会源源不断地把接收并计算出的GPS导航定位信息通过串口传送到计算机中。从串口接收数据并将其放置于缓存, 在没有进一步处理之前缓存中是一长串字节流, 这些信息在没有经过分类提取之前是无法加以利用的。因此, 必须通过程序将各个字段的信息从缓存字节流中提取出来, 将其转化成有实际意义的, 可供高层决策使用的定位信息数据。同其它通信协议类似, 根据帧结构可完成对各GPS定位信息的提取。
相对于GPS数据处理, 计算机和GPS的通信要慢得多, 而且和GPS的通信还有可能要阻塞, 有时计算机还需要和多台GPS通信, 所以如果应用程序写成单线程的话, 是很不理想的选择。写多线程的程序主要是给GPS通信的读和写分别开一个线程。
同时为了充分发挥GPS定位功能, 拓展GPS应用范围, 需要尽可能的提高GPS定位精度。卡尔曼滤波是一种最优化自回归数据处理算法, 它通过不断预测、修正递推过程, 可随时计算最新的滤波值, 便于实时处理观测数据, 提供了一种最优估计值。因此, 卡尔曼滤波被应用于包括GPS定位在内的广泛领域。在提取定位数据进行应用之前, 使用卡尔曼滤波器对粗差值进行剔除可以有效提高定位精度, 改善实用性。
4 结语
GPS系统目前已广泛应用到社会的各个领域。本文对GPS全球定位系统的定位导航信息的接收和参数数据的提取进行了讨论。通过本文的方法, 可以将GPS定位导航信息从GPS接收机完整接收, 通过对定位参数的提取可将其应用于其他高层应用决策如各种GIS、RS系统等。
摘要：当前GPS的应用越来越广泛, 而从GPS接收机中提取定位数据则是实现其实时定位的首要任务。本文即介绍了GPS数据通信格式以及GPS接收机中定位数据的提取方法。
关键词：GPS通信格式,定位数据,GPS定位原理
参考文献
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GPS/ODO列车组合定位系统 篇9
关键词：融合定位系统,卡尔曼滤波,里程计,GPS定位系统
0 引 言
列车定位是列车运行控制系统的重要组成部分, 准确、及时地获取列车位置信息,是列车安全、有效运行地保障。随着列车技术的发展,传统的列车定位技术已经远远不能满足如今的列车定位的需要。经典的列车控制系统主要通过轨旁设备获得列车位置和其他控制信息。然而,这种定位系统的缺点是后期维护工作量大、维护成本高,不支持线路的动态交通配置变化等[1]。传感器融合技术采用多种传感器的组合方式,利用不同传感器的优势,取长补短,从而提高系统的自主性、可靠性和定位精度等,这也正是采用多传感器融合方法实现列车定位的原因。
全球卫星定位系统(GPS)定位范围广、精度高,但是GPS也有其致命的弱点,如动态性能差、容易发生信号遮挡和干扰等[2]。里程计列车定位系统(ODO)没有数据冗余,不会增加数据处理及通信的额外负担,其缺点容易导致累计误差[3]:计数误差(空转、打滑、滑行、蠕滑);轮径磨耗。对它们进行数据融合,构成GPS/ODO列车组合定位系统,充分发挥各定位子系统的优点,得到高精度、高可靠性的列车定位系统。
本文中利用“当前”统计模型Kalman滤波算法,将里程计和GPS组合,设计GPS/ODO组合定位系统。当短时间内接收不到GPS卫星信号时,里程计单独提供导航定位信息;当GPS信号重新获得后,GPS测量信息不断校正里程计定位系统,从而有效地减少里程计定位系统的积累误差。同时对所设计的组合定位系统进行实地测试,以验证该系统的有效性。
1 系统设计
1.1 系统硬件实现
GPS/ODO组合定位系统可以分成五个部分,即主处理器模块、定位模块、数据存储模块、通信模块以及参考定位系统。其系统结构如图1所示。
(1) 主处理器模块
主处理器模块选用AT91SAM9260核心板,MC9260核心板采用AT91SAM9260工业级ARM9处理器。主处理器模块实现传感器信息的同步、解算和数据融合处理。
(2) 定位模块
定位模块包括GPS定位接收机、里程计。GPS定位接收机选用Novatel SuperStar Ⅱ接收机。该接收机可输出可调的精度为50 ns(典型值)的1 PPS秒脉冲信号[4]。里程计选择用了欧姆龙公司生产的小型旋转编码器E6B2-CWZ6C。定位模块用于为定位系统提供传感器信息。
(3) 数据存储模块
数据记录板卡用于存储GPS接收机和里程计发出的定位信息,也用来记录定位系统与其他系统之间的数据和日志。
(4) 通信模块
通信模块完成系统中各模块间的通信功能,实现数据传递。
(5) 参考定位模块
设计参考定位系统是为了对该系统的定位性能进行评估测试,实际的定位系统不包括该参考系统。参考系统选用差分GPS接收机Navcom SF2050。
1.2 系统软件实现
GPS/ODO组合定位系统的实现包括GPS和里程计原始信息采集,对原始信息进行解算和对定位数据的融合处理。为此,系统软件可以分为定位信息采集和定位信息处理两部分。软件平台采用模块化的设计方法,根据不同的定位需求和硬件平台结构对软件平台进行灵活的配置,实现系统的可裁减性、可扩充性和重用性等要求。软件系统的功能模块如图2所示。
对图2中各个软件模块的功能说明如表1所示。
2 传感器信息同步分析及实现
在多传感器组合定位系统中,必须保证传感器向处理器提供的定位信息在时间上是同步的。经过同步之后再对数据进行形态滤波,从而降低信号噪声干扰[5]。本系统中主要用到GPS和ODO两种传感器,它们之间涉及到时间同步的问题,即GPS/ODO间的同步。
里程计(ODO)的输出是脉冲信号,对脉冲信号整形之后接到处理器的可编程I/O口上,对脉冲信号进行计数。由于本文中采用的GPS接收机的输出频率为每秒一次,因此考虑对脉冲信号以1 s为单位进行计数,计数时以GPS的1 PPS信号为基准,记录两次1 PPS信号到来之间的脉冲个数,得出列车的运行速度。在系统完成初始化后,启动计数器。当1 PPS信号来临时提取计数器中的值,并对计数器清零后重新开始计数。图3表示ODO在一个采样周期内与GPS同步的原理图。对于定位信号的采集,该系统中采用测频的方法。
3 GPS/ODO组合定位系统信息融合算法
采用不同的设计理论及其实现方法,获得的组合定位系统具有不同的性能[6]。Kalman滤波方法用于GPS/ODO的组合定位中,就是将GPS的信息和里程计的信息同时用于定位解的求解过程中,使里程计定位系统的状态在滤波过程中不断得到修正,组合定位的输出又可以提供较为准确的初始位置和速度信息,从而即使在GPS 失效、单独使用里程计定位时也能长时间保持较高的定位精度。本文采用松散组合方式,即位置、速度信息的组合。速度和位置信息是列车运行控制系统正常工作,列车安全运行的重要参数。由于被控对象列车处于动态过程,只有了解到所有列车的位置、速度等信息,才能控制列车的行进、停车、加速和减速等,从而有效控制列车,获得行车效率和保证行车安全[7]。
3.1 GPS/ODO组合定位信息融合算法
很多列车定位和导航系统通常都需要多个状态信息源,如GPS、加速度计、里程计和其他传感器,不存在单种传感器或导航系统能提供完整、精确的定位和导航信息[8]。为获得更精确和可靠的定位信息,就需要融合其他定位传感器或子系统的定位信息。本文中所涉及到的GPS/ODO就是其中一种有效的多传感器列车定位系统融合方法。其融合算法结构如图4所示,首先判断GPS接收机接收到的信息是否可用,当可用时,ODO的数据在GPS的秒脉冲到来时进行融合,融合的量测输入是两者速度的差值,经过普通Kalman滤波进行误差估计并反馈给ODO进行速度的校正,最后由ODO将定位结果输出;否则,由ODO单独定位。
3.2 Kalman滤波算法
设计滤波器是GPS/ODO组合定位系统的关键,基本的思路是将GPS和里程计导航的速度误差、加速度误差和加速度导数误差作为状态变量,建立描述系统的统计数学模型,用状态方程和测量方程来描述GPS/ODO组合系统的动态特性。利用Kalman滤波器估计出组合系统状态量的最优值,反馈控制器根据这些误差的最优估值对导航误差进行校正,使组合系统的导航误差最小。对于GPS/ODO组合导航系统,本文中采用线性化及离散化后的Kalman滤波模型[9],其状态模型和测量模型描述如下:
式中:X(k)表示系统在k时刻的状态矢量,也是被要求的被估计量;Φk,k-1 为k-1时刻到k时刻的系统状态转移阵;Hk为k时刻的量测测阵;w(k)和v(k)是服从(0,σ21)分布的零均值高斯白噪声,分别为状态噪声和观测噪声[10]。
Qk为系统的噪声方差阵,由于并非系统的所有状态变量Xi均带有动态噪声的缘故,故Qk是一个非负定矩阵;Rk为测量噪声方差阵,由于每个测量值Zi均带有动态噪声的缘故,故Rk是一个正定矩阵,其中:
式中:R0是ODO速度的观测矩阵R的协方差的参数。
式中:a1为量测噪声方差;c1为加速度相关时间常数;T为采样周期。
状态量的选取:选择GPS和里程计导航的速度误差、加速度误差和加速度导数误差作为状态变量,X(k)状态矩阵为3×1的列阵:
式中:gps(k)和odo(k)分别为k时刻GPS测量值计算的速度值和里程计测量值计算的速度值。
由于选择的观测量为速度的误差量,因此观测矩阵为:
一步状态转移矩阵为:
式中:T是离散系统的采样周期。
对各子系统的数据融合采用离散卡尔曼滤波方法,其信息滤波算法可由下述方程描述。
(1) 时间更新方程
(2) 量测更新方程
式中:
卡尔曼滤波的输入信息是系统的测量输出Zk,滤波器的输出是系统状态矢量Xk的最小方差线性无偏估计
4 实验结果
为了检测定位算法的有效性,在北京铁路局三家店站进行了现场测试。测试过程中利用了实验室以自制实验小车模拟列车的运行,将里程计安装在实验小车的左前车轮上,如图5所示。其中测试时间为834 s,测试轨道长为1 360 m。下面分别从精度测量和连续性与可用性方面分析该定位算法。
4.1 精度测量
在测试中采取时间间隔T=1 s进行定位数据融合,如图6(a)和(b)所示,为基于GPS/ODO的列车组合定位算法的测试结果。
从图6中看出,融合前的定位误差呈现着随时间累积增长的特点,这是由里程计定位原理所造成的,融合后的定位误差和速度误差都得到了非常好的控制,定位误差的方差、均值和标准差分别为0.003 6 m,-0.016 5 m和0.059 6 m。融合前ODO速度测量误差的方差、均值和标准差分别为0.015 4 m/s,0.043 4 m/s和0.124 0 m/s;融合后测试误差的方差、均值和标准差分别为0.001 8 m/s,1.257 5×10-4 m/s和0.0427 m/s。
4.2 连续性与可用性
目前国内外关于组合导航连续性与可用性的研究主要集中于当GPS处于完全失锁或者信号丢失的情况下,导航系统的工作精度和工作时间。GNSS/ODO组合导航系统的优势在于,当发生GPS失锁时,单独使用ODO也可以保证列车在一定时间内保证一定精度的定位。
对于连续性与可用性的测试是当GPS出现故障的情况下,系统能够在一定精度下连续工作的时间。如图7所示为仿真了5 s的GPS失锁后定位误差。GPS失锁发生在图中第300 s处,在失锁后的一段时间内,使用ODO单独定位,直到GPS重新发送定位信息。从图7可看出,失锁5 s后,最大的定位误差为0.35 m。
5 结 语
本文研究了一种基于GPS/ODO的低成本、较小型的组合导航系统,通过对两传感器数据的同步处理提高定位的精度和可靠性。并经过在北京铁路局三家店站进行现场验证,验证结果证明该系统的克服了各自的缺点,在定位精度和可靠性方面较单一的导航系统有着明显的改善。
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GPS定位中的矢量算法研究 篇10
在GPS精密定位算法中，涉及很多复杂的角度计算和坐标转换，包括对流层延迟改正需计算卫星的高度角，电离层延迟改正需计算高度角和方位角，若使用IGS提供的全球电离层格网改正，还需计算卫星信号的电离层穿刺点及穿刺点的穿刺角等。在卫星天线相位中心改正时，需计算卫星星固坐标系下接收机相对于卫星的天顶角和卫星星固坐标系向地心直角坐标系的转化。传统的方法坐标系转换一般都采用坐标轴旋转方法[1]，但对于较复杂的坐标系，旋转角度是不容易确定的。可以考虑将矢量法运用到上述的角度计算和坐标转换过程中，因为其算法简单且在编程中更易实现，如J.Feltens采用矢量算法计算GPS卫星高度角和方位角[2]，实现了直角坐标向球面坐标的转换，但其忽略了地球扁率对测站法线的影响。
本文用矢量方式描述测站法线方向的单位矢量，然后利用矢量点乘和叉乘运算计算卫星相对于测站的高度角和方位角。在GPS定位解算过程中，天线相位中心的改正无论是在静态GPS测量还是高精度、动态定位中都是不可缺少的[3,4]，而IGS发布的天线相位中心改正是基于天线所在测站坐标系的，利用矢量算法可以实现测站站心坐标系和卫星星固坐标系向地心地固系的转换，根据矢量点乘运算将天线相位中心改正量投影到观测距离上，实现天线相位中心改正。
1 矢量法确定卫星高度角和方位角
卫星的高度角和方位角都是与测站坐标相关的，所以要求取卫星相对于某测站的高度角和方位角，首先需定义测站站心坐标系。如图1所示，法线站心坐标系定义为:原点为测站Rec,U轴与测站的椭球面法线重合，N轴为测站的大地子午面与椭球面法线垂直且指向大地北方向，E轴与N,U轴构成左手坐标系[1]。
由上述定义可见，测站坐标系可由矢量法求出，U轴在地心地固坐标系下的单位矢量为:
测站的大地子午面可以由图1中的Z轴和法线U定义，因此E轴单位矢量可以由Z轴和U轴单位矢量确定，即:
同理，相应的N轴单位矢量也可由U轴和E轴的单位矢量求出:
根据上述式(1)～式(4)计算可得到测站站心坐标系各坐标轴单位矢量为:
与文献[1]中所述坐标轴旋转法相比，矢量法所得式(5)的旋转矩阵完全一致。定义完测站坐标系后，仍可用矢量法确定卫星高度角和方位角。
如图1所示，分别为测站位置、卫星位置矢量，可得测站至卫星的距离矢量为:。卫星的天顶角zen实际上就是测站法线矢量和接收机到卫星矢量的夹角，而卫星高度角elv与天顶角zen互余，故卫星高度角可按如下方法求得:
同样矢量投影到N和E轴上的坐标分别为:
且卫星方位角azm满足:
卫星的方位角范围为0～2π，所以反求卫星方位角时需要考虑e、n的符号。
2 天线相位中心改正
在GPS精密定位中，需要对接收机、卫星天线相位中心进行改正。天线相位中心改正分为相位中心偏移(PCO:Phase Center Offsets)和相位中心变化量(PCV:Phase Center Variations)两部分[5]，采用IGS精密星历计算，同时考虑卫星发射天线和接收机天线的相位中心改正，得到已进行天线相位中心改正的卫地距为:
式(9)中:D为卫星质心到接收机天线参考点(ARP:Antenna Reference Point)的距离;d为卫星天线中心到测站接收机天线中心的几何距离;δPCOSat，δPCVSat分别为卫星天线相位偏移和相位中心变化改变量;δrec,PCO，δrec,PCV分别为接收机天线中心相位偏移和相位中心变化改变量。
IGS官方将所有GPS/GLONASS卫星的天线和所有已知类型的接收机天线进行了标定，并以Antex格式定期发布[5]。
2.1 接收机天线相位中心改正
接收机天线PCV是根据卫星的高度角和方位角计算，其矢量计算方法在上述中已做介绍，可用以下函数式表示:
Antex格式文件以等间隔高度角和方位角格网值的形式发布离散的PCV改正值，函数f(elv,azm)为对应的PCV插值算法。
对于接收机天线的PCO改正，如果是静态观测，可以首先计算相位中心位置，然后再根据测站坐标系改正到天线参考点上，最终计算出测站位置。而对于动态观测接收机，考虑到接收机的运动速度和运动范围有限，一般而言，首先计算天线相位中心位置，然后再根据运动范围的中心点作为测站坐标系，再进行统一的改正[3]。
如对接收机位置有极高的要求，或者在类似GPS定轨中接收机的运动范围在短时间内变化很大时，实时的PCO改正就需要有严格的模型。接收机天线的PCO改正矢量为:
将矢量投影到接收机到卫星的观测矢量上，得到PCO在观测距离上的改正:
随着当前的测量型接收机天线制作工艺不断提高，PCO在北东方向的相位偏差已小到毫米甚至亚毫米级，部分品牌和型号的接收机天线甚至不再提供北参考点。在高程方向PCO改正仍有厘米级的偏差，此时可以将PCO改正简化为:
2.2 卫星天线相位中心改正
Antex文件中的卫星天线相位中心偏移改正是建立在卫星星固坐标系上的。如图2所示，卫星星固坐标系的定义为Z轴由卫星指向地球中心，Y轴方向为Z轴矢量方向与卫星至太阳矢量叉乘所得，X,Y,Z轴共同构成右手坐标系[5]。
如图2所示，卫星天线的PCV主要与矢量珗P和珗S的夹角γ有关，γ可表示为:
Antex格式文件中每颗GPS卫星的γ从0到14度每整度给出对应的PCV值，此处g(γ)为相对应的插值函数。
GPS广播星历中的卫星坐标是指卫星相位中心的坐标，所以在使用广播星历进行定位时，不需要进行卫星天线PCO改正。而在GPS精密定位时，往往使用IGS发布的精密星历，而IGS星历中的卫星坐标实际上是卫星质心坐标，所以在使用IGS星历进行精密定位时，需要考虑卫星天线PCO的改正。
由图2可看出，卫星星固坐标系的各坐标轴在地心坐标系下的单位矢量可以表述如下:
这样卫星天线PCO在地心坐标系下的矢量即为:
将矢量投影到接收机到卫星的观测值上，即得:
值得注意的是，在IGS发布的igs05.atx文件中，Block IIR系列卫星而言，其PCO在X,Y轴上的偏差为零，所以可以用简化模型快速计算得出:
采用上述简化模型的最大好处在于无需计算太阳位置，因为太阳历书一般都是以惯性系发布，实现惯性系向地固系的转换需要考虑岁差、极移、章动和地球自转变化等，工作量大、计算复杂。
3 算例分析
以IGS武汉站(wuhn)至上海站(shao)2010年2月1日的实测数据分析上述相位中心改正算法，基线总长657.4km，分别选取现役的三颗不同型号的GPS卫星进行分析，包括GPS02(BlockIIR)，GPS05(BLOCK-IIR-M)，GPS10(BLOCK-IIA)。测站间单差后，天线相位中心改正为对单差后的距离量的影响如图3、4、5所示。
由图3～图5可知，在长距离基线解算过程中，由天线相位中心偏差引起的单差距离改正量可以达到厘米级，进一步双差后的改正量还会更大，天线相位中心改正对距离的改正量还是会随着GPS卫星相对测站的方位变化、卫星姿态变化等而变化，由此可以看出天线相位中心改正在长距离基线解算中是一个必需考虑的改正量。
4 结论
本文将矢量法运用到GPS定位算法中，确定了卫星的高度角和方位角，实现了站心坐标系和星固坐标系向地心坐标系的转化，从而使天线相位中心改正算法更容易实现，并提出了简化的天线相位中心改正模型。实践证明，矢量法在解决上述问题上，较传统方法更有优势。在程序实现过程中，只需首先建立一个矢量运算库，各种角度计算和坐标转换相关的算法都可以很容易的实现。
参考文献
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GPS定位服务 篇11
关键词大地测量；GPS定位；应用
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0182-01
目前，因具有精度高、速度快、费用省、操作简便等优良特性，GPS定位技术被广泛应用于大地控制测量中。可以说GPS定位技术已完全取代了用常规测角、测距手段建立大地控制网。
1GPS网的分类和大地测量技术的概念
GPS网归纳起来大致可以分为两大类：一类是全球或全国性的高精度GPS网，这类GPS网中相邻点的距离在数千公里至上万公里，其主要任务是做为全球高精度坐标框架或全国高精度坐标框架，为全球性地球动力学和空间科学方面的科学研究工作服务，或用以研究地区性的板块运动或地壳形变规律等问题；另一类是区域性的GPS网，包括城市或矿区GPS网，GPS工程网等，这类网中的相邻点间的距离为几公里至几十公里，其主要任务是直接为国民经济建设服务。
大地测量的科研任务是研究地球的形状及其随时间的变化，因此建立全球覆盖的坐标系统一的高精度大地控制网是大地测量工作者多年来一直梦寐以求的。直到空间技术和射电天文技术高度发达，才得以建立跨洲际的全球大地网，但由于VLBI、SLR 技术的设备昂贵且非常笨重，因此在全球也只有少数高精度大地点，直到GPS技术逐步完善的今天才使全球覆盖的高精度GPS网得以实现，从而建立起了高精度的
（在1-2CM）全球统一的动态坐标框架，为大地测量的科学研究及相关地学研究打下了坚实的基础。
作为我国高精度坐标框架的补充以及为满足国家建设的需要，在国家A级网的基础上建立了国家 B级网（又称国家高精度GPS网）。布测工作从上世纪90年代开始，经过几年努力完成外业工作，内业计算已基本完成。全网基本均匀布点，覆盖全国，共布测730个点左右，总独立基线数2200多条，平均边长在我国东部地区为50km，中部地区为100km，西部地区为150km，经整体平差后，点位地心坐标精度达±0.1m，GPS基线边长相对中误差可达2.0*10e-8，高程分量相对中误差为3.0*10e-8。
新布成的国家A、B级网已成为我国现代大地测量和基础测绘的基本框架，将在国民经济建设中发挥越来越重要的作用。国家A、B级网以其特有的高精度把我国传统天文大地网进行了全面改善和加强，从而克服了传统天文大地网的精度不均匀，系统误差较大等传统测量手段不可避免的缺点。通过求定A、B级GPS网与天文大地网之间的转换参数，建立起了地心参考框架和我国国家坐标的数学转换关系，从而使国家大地点的服务应用领域更宽广。
2测量方面的限制
1）相位整周模糊度解算是否可靠的影响。这主要直接影响三维坐标，对短边应用快速静态和实时动态（RTK）技术时，必须准确得到相位整周数，由于RTK常常使用最小量的数据，即使最好的算法有时也求解整周模糊度错误，为了发现这些能达到米级的错误，需通过重复观测来获取多余观测量。星历和参考坐标对三维坐标将产生几个PPM的影响，假定广播星历的质量一直保持如最近那般高，它对短边的影响将达到最小，但在世界上某些地区要获得一个理想的WGS84参考位置（± 10M或更好）却存在着问题。
2）多路径效应的影响。分为直接的或间接的，并能对三维坐标产生分米级的影响。间接影响是指影响求解整周模糊度。在有足够的观测时间时，卫星几何位置的变化将能通过平均将其影响减小，然而当观测时间较短时，例如快速静态和RTK，多路径效应影响将变得很大。尽管硬件和软件能降低多路径效应影响，选择好的站点避免多路径效应以及增加多余观测以发现残存的影响仍然是很重要的。
3）大地水准面模型方面的限制。GPS测量得到的是椭球高，为了获得正常高（H），我们需知道高程异常值（N）。对长距离，GPS测量也能非常有效地得到椭球高，但会遇到大地水准面和高程基准面方面的问题。在一些地区，全球重力场模型（GGM）是唯一可使用的大地水准面模型。一些最近的全球重力场模型以扩展的球体为模型，能较好地解决半度（55KM）范围内的问题。然而，即使国家级模型，其绝对精度也限制在米级，相对精度限制在几分米。为了提高高程精度，可以通过计算当地大地高模型并采用内插技术。长波部份由GGM计算，短波部份由当地重力值计算。
4）高程基准面方面的限制。在很多地区，使用已知的正常高或正高来定义高程基准面。有时，定义了多个高程基准面，每一个高程基准面都由一个原点（例如验潮站观测点）推算，该点的高程值由一个或几个潮汐的平均海水面值来决定。如果海洋测量或水准测量有误，将会使高程基准面的基准偏离真实的重力模型，可以增加一个曲面到大地水准面模型加以解决。为了检核高程基准面，常常使用GPS观测至少三个高程基准面点来实现。
3区域性GPS大地控制网
所谓区域GPS网是指国家C、D、E级GPS网或专为工程项目布测的工程GPS网。这类网的特点是控制区域有限（或一个市或一个地区），边长短（一般从几百米到20KM），观测时间短（从快速静态定位的几分钟至一两个小时）。由于GPS定位的高精度、快速度、省费用等优点，建立区域大地控制网的手段我国已基本被GPS技术所取代。就其作用而言分为建立新的地面控制网；检核和改善已有地面网；对已有的地面网进行加密；拟合区域大地水准面。
1）建立新的地面控制网。尽管我国在上世纪70年代以前已布设了覆盖全国的大地控制网，但由于人为的破坏，现存控制点已不多，当在某个区域需要建立大地控制网时，首选方法就是用GPS技术来建网。
2）对老网进行加密。对于已有的地面控制网，除了本身点位密度不够以外，人为的破坏也相当严重，为了满足基本建设的急需，采用GPS技术对重点地区进行控制点加密是一种行之有效的手段。布设加密网要尽量和本区域的高等级控制点重合，以便较好地把新网同老网匹配好，从而避免控制点误差的传递。
3）检核和改善已有地面网。对于现有的地面控制网由于经典观测手段的限制，精度指标和点位分布都不能满足国民经济发展的需要，但是考虑到历史的继承性，最经济、有效的方法就是利用高精度GPS技术对原有老网进行全面改造、合理布设GPS网点，并尽量与老网重合，再把GPS数据和经典控制网一并联和平差处理，从而达到对老网的检核和改善的目的。
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[3]王解先.GPS精密定轨定位[M].上海:同济大学出版社,1997.
作者简介
杨立涛（1984—），男，汉族，山东德州人，毕业于山东农业大学测绘工程系，学士。现为山东省地震局安丘地震台助理工程师。2008年负责台站水准测量并在本年度国家局资料评比获第二名，主要从事大地水准测量。
GPS定位服务 篇12
随着GPS系统现代化和Galileo系统的逐步实施, 若将Galileo系统与GPS系统组合起来, 届时天空中将有50颗左右的卫星用于定位服务, 可以得到较高的定位精度, 因此Galileo/GPS组合系统将成为发展的必然趋势。
1、单个卫星导航系统
全球定位系统GPS是20世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。GPS系统由空间卫星星座、地面监控系统及用户设备组成。GPS空间星座部分由24颗GPS卫星 (含3颗备用卫星) 组成, 卫星均匀分布于倾角为55°的6个轨道面上, 轨道平均高度约为20200km, 卫星轨道近似为圆轨道, 每条轨道上非均匀分布了4颗卫星, 卫星运行周期约11小时58分。每颗GPS卫星发射两个载波 (1575.42 MHz/L1和1227.60 MHz/L2) 信号, 在其上用相位调制技术加载了测距码和导航电文, 供用户接收机使用。
伽利略系统是欧洲自主的、独立的、完全非军方控制管理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。Galileo星座由分布在3个圆形轨道上的30颗中轨卫星 (MEO) 构成, 每个轨道面上有9颗工作卫星 (近点角相差40°) 和1颗备用卫星, 轨道倾角为56°, 轨道高度为23616km, 卫星运行周期为14.4小时。Galileo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。
2、组合导航系统
由于各独立卫星系统的星座规模有限, 提供卫星定位服务的精度、可靠性、安全性和可用性有时无法得到保障, 甚至难于满足导航定位的要求。而采用多星座组合则可大大提高可见星的数目, 组成更好的卫星几何分布, 降低精度稀释因子, 为定位精度的提高提供了可能, 并且多星座组合还可使星座的冗余度提高, 从而可保证定位精度的可靠性。因此, 多卫星导航系统组合导航是未来的发展趋势。
尽管Galileo在定位精度等指标方面将超越GPS, 但仅仅Galileo系统本身还有不足之处, 比如总卫星数仍然很有限, 因而覆盖率仍有待提高。若不考虑政治因素, 单从技术方面来考虑, 将Galileo和GPS系统合二为一将带来多方面的益处, 可以提高抵御非人为干扰的能力, 可用卫星数将近翻一番, 测控成功率将更高, 可以改善导航定位系统的可用性和连续性等指标, 使SBAS (Satellite Based Augmentation System) 的能力得到更进一步的提高。
定位误差的均值体现用户运行时段内定位误差的平均大小, 方差的大小则体现了定位估计值偏离真实值的大小, 从而能够反映出在用户运行时段内定位估计值在真实值附近的波动范围。为了考察Galileo/GPS组合定位系统的性能, 做了关于定位误差的实验仿真。图1为仿真的路线。图2为用户路线定位误差的仿真对比图。仿真总时间约为856s, 该仿真中采用的仿真时间间隔为1s。考虑到遮挡的问题, 仿真中高度角取为15°。误差值delta的计算公式如下, 式中和分别为位置点定前后的三维坐标。
本文的仿真结果表明:Galileo/GPS组合定位系统的定位性能比单一系统有较大的提高。因为随着星座的组合, 组合系统可见星数目增加, 就有可能组成更加优化的空间几何分布, 系统便有了提高定位性能的可能性, 从而使定位精度在一定程度上获得了保证。Galileo/GPS组合系统的可见星数目的增多, 为系统后续的自主完整性检测提供了强有力的保障。
3、结语
Galileo/GPS组合系统的可见星数目的增多, 为系统后续的自主完整性检测提供了强有力的保障。有较高的定位性能和较好的可靠性作保证, Galileo/GPS组合定位将成为一种必然。随着Galileo系统的建成和投入使用以及GPS系统的现代化, 组合后的Galileo/GPS系统将从各方面提高导航定位的精度及缩小定位误差。
摘要：作为国家信息体系和设施的重要组成部分, 卫星导航系统得到了飞速的发展, 其应用领域从单纯军事部门逐渐扩展到更加广泛的民用行业。本文介绍了GPS和Galileo星座的组成及其组合导航定位误差分析, 并阐述了两系统组合导航的定位优势。
关键词：GPS,Galileo,Galileo/GPS,组合导航
参考文献
[1]谢钢.GPS原理与接收机设计[M].北京:电子工业出版社, 2009.7.
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