車(chē)載GPS定位系統實(shí)現原理與功能解析

什么是車(chē)載GPS定位系統呢?簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，當通過(guò)硬件和軟件做成GPS定位系統終端用于車(chē)輛定位的時(shí)候，我們將其稱(chēng)為車(chē)載 GPS定位系統(GPS是什么)。那么它是如何實(shí)現的，其實(shí)現原理是什么(GPS原理)，又有什么功能呢?小編通過(guò)搜集整理資料，對車(chē)載GPS定位系統的這些知識作了簡(jiǎn)單的歸納總結，下面我們先來(lái)了解一下車(chē)載GPS定位系統是如何實(shí)現的。

車(chē)載GPS定位系統的實(shí)現

這里光有定位還不行，還要將這個(gè)定位信息傳到報警中心或者車(chē)載GPS定位系統持有人那里，我們稱(chēng)為第三方。所以GPS定位系統中還包含了GSM網(wǎng)絡(luò )通訊(手機通訊)。通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò )用短信的方式把衛星定位信息發(fā)送到第三方，通過(guò)微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車(chē)輛位置，這樣就實(shí)現了車(chē)載GPS定位系統。

與此同時(shí)，在車(chē)上安裝相應的探測傳感器，利用車(chē)載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò )通訊功能，同樣能把防盜報警信息發(fā)送到第三方，或者把這個(gè)報警電話(huà)、短信直接發(fā)送到車(chē)主手機上，完成車(chē)載GPS防盜報警。這里可以看出，車(chē)載GPS定位的GSM網(wǎng)絡(luò )部分實(shí)際上是一個(gè)智能手機，可以和第三方互相通訊，還可以把車(chē)輛被搶?zhuān)緳C被劫、被綁架等信息發(fā)送到第三方， 所以說(shuō)車(chē)載GPS定位是定位、防盜、防劫的。

車(chē)載GPS定位系統原理概述

GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶(hù)接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛星星歷中查出。而用戶(hù)到衛星的距離則通過(guò)紀錄衛星信號傳播到用戶(hù)所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶(hù)與衛星之間的真實(shí)距離，而是偽距(PR)：當GPS衛星正常工作時(shí)，會(huì )不斷地用1和0二進(jìn)制碼元組成的偽隨機碼(簡(jiǎn)稱(chēng)偽碼)發(fā)射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。

C/A碼頻率1.023MHz,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m;P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時(shí)鐘改正、電離層時(shí)延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調制出來(lái)，以50b/s調制在載頻上發(fā)射的。導航電文每個(gè)主幀中包含5個(gè)子幀每幀長(cháng)6s。前三幀各10個(gè)字碼;每三十秒重復一次，每小時(shí)更新一次。后兩幀共15000b。

導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星歷數據。當用戶(hù)接受到導航電文時(shí)，提取出衛星時(shí)間并將其與自己的時(shí)鐘做對比便可得知衛星與用戶(hù)的距離，再利用導航電文中的衛星星歷數據推算出衛星發(fā)射電文時(shí)所處位置，用戶(hù)在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。

可見(jiàn)GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發(fā)射導航電文。然而，由于用戶(hù)接受機使用的時(shí)鐘與衛星星載時(shí)鐘不可能總是同步，所以除了用戶(hù)的三維坐標x、y、z外，還要引進(jìn)一個(gè)Δt即衛星與接收機之間的時(shí)間差作為未知數，然后用4個(gè)方程將這4個(gè)未知數解出來(lái)。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個(gè)衛星的信號。

GPS接收機可接收到可用于授時(shí)的準確至納秒級的時(shí)間信息;用于預報未來(lái)幾個(gè)月內衛星所處概略位置的預報星歷;用于計算定位時(shí)所需衛星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米(各個(gè)衛星不同，隨時(shí)變化);以及GPS系統信息，如衛星狀況等。

GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離，由于含有接收機衛星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱(chēng)為偽距。對0A碼測得的偽距稱(chēng)為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱(chēng)為P碼偽距，精度約為2米左右。

GPS接收機對收到的衛星信號，進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù)，將調制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱(chēng)為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差。

一般在接收機鐘確定的歷元時(shí)刻量測，保持對衛星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開(kāi)始觀(guān)測時(shí)的接收機和衛星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數也是不知道的，即整周模糊度，只能在數據處理中作為參數解算。相位觀(guān)測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一段連續觀(guān)測值時(shí)才能使用相位觀(guān)測值，而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀(guān)測值。

按定位方式，GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位(差分定位)。單點(diǎn)定位就是根據一臺接收機的觀(guān)測數據來(lái)確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀(guān)測量，可用于車(chē)船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀(guān)測數據來(lái)確定觀(guān)測點(diǎn)之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀(guān)測量也可采用相位觀(guān)測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀(guān)測值進(jìn)行相對定位。

在GPS觀(guān)測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時(shí)還要受到衛星廣播星歷誤差的影響，在進(jìn)行相對定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據兩個(gè)頻率的觀(guān)測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時(shí)(大氣有明顯差別)，應選用雙頻接收機。

車(chē)載GPS定位系統功能

(1)車(chē)輛跟蹤功能

利用GPS和電子地圖可以實(shí)時(shí)顯示出車(chē)輛的實(shí)際位置，并可任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動(dòng)，使目標始終保持在屏幕上;還可實(shí)現多窗口、多車(chē)輛、多屏幕同時(shí)跟蹤。利用該功能可對重要車(chē)輛和貨物進(jìn)行跟蹤運輸。

(2)信息查詢(xún)功能

為用戶(hù)提供zc主要物標、如旅游景點(diǎn)、賓館、醫院等數據庫，用戶(hù)能夠在電子地圖上顯示其位置。同時(shí)，監測中心可以利用監測控制臺對區域內的任意目標所在位置進(jìn)行查詢(xún)，車(chē)輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來(lái)。

(3)出行路線(xiàn)規劃和導航功能

提供出行路線(xiàn)規劃是汽車(chē)導航系統的一項重要的輔助功能，它包括自動(dòng)線(xiàn)路規劃和人工線(xiàn)路設計。自動(dòng)線(xiàn)路規劃是由駕駛者確定起點(diǎn)和目的地，由計算機軟件按要求自動(dòng)設計最佳行駛路線(xiàn)，包括最快的路線(xiàn)、最簡(jiǎn)單的路線(xiàn)、通過(guò)高速公路路段次數最少的路線(xiàn)的計算。人工線(xiàn)路設計是由駕駛員根據自己的目的地設計起點(diǎn)、終點(diǎn)和途經(jīng)點(diǎn)等，自動(dòng)建立路線(xiàn)庫。線(xiàn)路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線(xiàn)，并同時(shí)顯示汽車(chē)運行路徑和運行方法。

(4)緊急援助功能

通過(guò)GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發(fā)生事故的車(chē)輛進(jìn)行緊急援助。監控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規劃最優(yōu)援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進(jìn)行應急處理。

(5)話(huà)務(wù)指揮功能

指揮中心可以監測區域內車(chē)輛運行狀況，對被監控車(chē)輛進(jìn)行合理調度。指揮中心也可隨時(shí)與被跟蹤目標通話(huà)，實(shí)行管理。

總結

隨著(zhù)汽車(chē)電子應用技術(shù)的不斷發(fā)展，有關(guān)車(chē)載產(chǎn)品的市場(chǎng)需求也逐漸上升，車(chē)載GPS定位系統就是其中一員，通過(guò)以上對其實(shí)現方法、功能原理的介紹，我們應該對車(chē)載GPS定位系統有了一個(gè)簡(jiǎn)單的了解。