衛星導航定位界的大佬——GPS

提起導航系統就想到GPS，提起GPS就想到導航系統，不得不說(shuō)GPS早已進(jìn)入我們生活的方方面面，現在大家基本已經(jīng)將GPS與導航系統畫(huà)上等號，其實(shí)GPS是目前應用最廣泛的衛星導航定位系統，但卻不是唯一的，俄羅斯有格洛納斯，中國有北斗，歐洲有伽利略。但GPS導航界老大的地位確實(shí)是很難撼動(dòng)的，下面就先詳細說(shuō)說(shuō)這GPS到底是個(gè)啥。

GPS的全稱(chēng)是全球衛星定位系統，是美國從上世紀70 年代開(kāi)始研制,歷時(shí)20 余年,耗資200 億美元,于1994 年全面建成，海陸空全方位實(shí)時(shí)三維導航與定位能力的衛星導航與定位系統，具有全球覆蓋、連續工作（全天候）、高精度的特點(diǎn)。GPS由空間部分、地面監控部分和用戶(hù)部分三部分組成。

為保持GPS的運作，GPS的空間部分至少要有24顆衛星在軌運行，它們位于距地表20 200km的上空,均勻分布在6 個(gè)軌道面上(每個(gè)軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還需要有4 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時(shí)間都可觀(guān)測到4 顆以上的衛星,并能保持良好定位解算精度的幾何圖象。截至2016年3月9日GPS星座共有31顆GPS衛星在軌運行。

地面控制部分由1個(gè)主控站、4個(gè)地面天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和全球分布的監控站網(wǎng)絡(luò )組成。監測站均配裝有精密的銫鐘和能夠連續測量到所有可見(jiàn)衛星的接受機。監測站將取得的衛星觀(guān)測數據,包括電離層和氣象數據,經(jīng)過(guò)初步處理后,傳送到主控站。主控站從各監測站收集跟蹤數據，計算出衛星的軌道和時(shí)鐘參數,然后將結果送到3 個(gè)地面控制站。地面控制站在每顆衛星運行至上空時(shí)，把這些導航數據及主控站指令注入到衛星。地面監控段：GPS的運行控制包括三個(gè)主要子系統，1個(gè)主控站、4個(gè)地面天線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )和全球分布的監控站網(wǎng)絡(luò )。

用戶(hù)設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,并跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號后,即可測量出接收天線(xiàn)至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進(jìn)行定位計算,計算出用戶(hù)所在地理位置的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息。

聽(tīng)了這么多高大上的詞匯之后，順便聊一聊GPS的應用部分，這部分是既能高大上又能接地氣。航空、海運、鐵路、道路交通各個(gè)方面有需要GPS進(jìn)行精確的定位導航；GPS與地理信息系統（GIS）結合便可發(fā)展和應用精準農業(yè)；GPS還可為公共安全與災難救援提供詳細的地標、街道、建筑、緊急服務(wù)資源以及救災地點(diǎn)的各種準確信息；除卻空間，GPS還可提供時(shí)間數據，因為每一個(gè)GPS衛星都裝有多臺原子鐘為GPS信號提供非常精確的時(shí)間數據，這就使用戶(hù)能夠以萬(wàn)億分之一秒的精確度確定時(shí)間，卻不需要自己擁有原子鐘。我們平時(shí)接觸到的GPS更多就是微信的位置定位、地圖的路線(xiàn)導航等功能，高端玩家可能會(huì )涉及無(wú)人機等的導航定位，普通玩家的共享單車(chē)也具備GPS定位系統。