GPS航海天线数据

GPS天线的简介GPS天线就是指通过接受卫星信号,从而进行定位或者导航所用到的天线•GPS卫星信号为L1和L2,频率分别为1575.42MHz和1228MHz,当中的L1为开放的民用信号,信号为圆形极化•信号一般在166-DBM左右，属于弱信号.GPS天线的分类1.从极化方式上 GPS天线分为垂直极化和圆形极化.以现在的技术，垂直极化的效果比不上圆形极化 .因此除了特殊情况,GPS天线都会采用圆形极化.2•从放置方式上GPS天线分为内置天线和外置天线 .天线的装配位置也是十分重要.早期GPS手持机多采用外翻式天线，此时天线与整机内部基本隔离,EMI几乎不对其造成影响，收星效果很好.现在随着小型化潮流,GPS天线多采用内置.此时天线必须在所有金属器件上方，壳内须电镀并良好接地，远离EMI干扰源，比如CPU SDRAM SD卡、晶振、DC/DC车载GPS的应用会越来越普遍•而汽车的外壳，特别是汽车防爆膜会 GPS信号产生严重的阻碍.一个带磁铁（能吸附到车顶）的外接天线对于车载 GPS来说是非常有必要的. GPS天线的构造目前绝大部分GPS天线为右旋极化陶瓷介质，其组成部分为：陶瓷天线、低噪音信号模块、线缆、接头•其中陶瓷天线也叫无源天线、介质天线、PATCH它是GPS天线的核心技术所在.一个GPS天线的信号接受能力，大部分取决与其陶瓷部分的成分配料如何•低噪声信号模块也称为 LNA,是将信号进行放大和滤波的部分 .其元器件选择也很重要否则会加大GPS信信号的反射损耗，以及造成噪音过大.线缆的选择也要以降低反射为标准，保证阻抗的匹配•影响GPS天线的主要因素影响GPS天线性能的主要是以下几个方面1、陶瓷片：陶瓷粉末的好坏以及烧结工艺直接影响它的性能•现市面使用的陶瓷片主要是25X 25、18X 18、15X 15、12X 12•陶瓷片面积越大，介电常数越大，其共振频率越高，接受效果越好•陶瓷片大多是正方形设计，是为了保证在XY方向上共振基本一致，从而达到均匀收星的效果•2、银层：陶瓷天线表面银层可以影响天线共振频率•理想的GPS W瓷片频点准确落在157542MHz,但天线频点非常容易受到周边环境影响，特别是装配在整机内，必须通过调整银面涂层外形，来调节频点重新保持在 1575・42MHz・因此GPS整机厂家在采购天线时一定要配合天线厂家，提供整机样品进行测试•3、馈点：陶瓷天线通过馈点收集共振信号并发送至后端•由于天线阻抗匹配的原因，馈点一般不是在天线的正中央，而是在XY方向上做微小调整.这样的阻抗匹配方法简单而且没有增加成本•仅在单轴方向上移动称为单偏天线，在两轴均做移动称为双偏•4、放大电路:承载陶瓷天线的PCB形状及面积•由于GPS有触地反弹的特性,当背景是 7cm X 7cm无间断大地时,PATC吠线的效能可以发挥到极致•虽然受外观结构等因素制约,但尽量保持相当的面积且形状均匀•放大电路增益的选择必须配合后端LNA增益.Sirf的GSC3f要求信号输入前总增益不得超过29dB,否则信号过饱和会产生自激•GPS天线有四个重要参数:增益(Gain)、驻波(VSWR、噪声系数(Noise figure)、轴比(Axial ratio).其中特别强调轴比，它是衡量整机对不同方向的信号增益差异性的重要指标•由于卫星是随机分布在半球天空上，所以保证天线在各个方向均有相近的敏感度是非常重要的•轴比受到天线性能、外观结构、整机内部电路及EMI等影响•两种内置GPS天线的简介平板式天线(PATCHAntenna)平板式天线由于其耐用性和相对地容易制作，所以成了应用最为普遍的一类天线•其形状可以是圆的也可以方的或长方的，如同一块敷铜的印刷电路板•它由一个或多个金属片构成,所以GPS天线最常用的形状是块状结，像个烧饼•由于天线可以做得很小，因此适合于航空应用和个人手持应用•天线的另一个主要特性，是其的增益图形，即方向性•利用天线的方向性可以提高其抗干扰和抗多径效应能力•在精确定位中，天线的相位中心的稳定性是个很重要的指标•但是,普通的导航应用中，人们希望用全向天线，至少能接收天线地平以上五度视野内所有天空中的可见卫星信号，但是平板式天线在卫星于天线正上方时，讯号增益才是最大•平板的接收范围在平板上方，平板要面向天空，这对于手持以及车载都会带来麻烦，我们可以看到可调角度的CF接收器越来越多(可折叠的SDGPS丽台9551),就是因为平板式天线这种特性使得厂家为了接收器有更好的收讯效果才想出来的招•四臂螺旋式天线(Quadrifilar Helix Antenna )四臂螺旋式天线由四条特定弯曲的金属线条所组成•不需要任何接地•它具备有Zapper天线的特性，也具备有垂直天线的特性•此种巧妙的结构，使天线任何方向都有 3dB的增益，增加了卫星讯号接收的时间•四臂螺旋式天线拥有全面向360度的接收能力，因此在与pda结合时，无论PDA的摆放位置如何，四臂螺旋式天线皆能接收，有别于使用平板 GPS天线需要平放才能较好的接收的限制•使用此种天线，当卫星出现于地平面上10度时，即可收到卫星所传送的讯号•但是如果地面接收站附近干扰源较多，则不适用四臂螺旋式天线，因为四臂螺旋式天线具备有水平方向的增益，会将噪声一起放大，反而干扰了卫星讯号的接收•但是科技在进步，现在所生产的四臂螺旋式天线能突破多项传统天线的限制•天线是以陶瓷制成，Near-Field 极小，约仅有3~5mm而有些传统天线的 Near-Field 甚至高达Im.Near-Field愈小,则使用者手持GPS装置时，人体愈不会造成干扰.现在的四臂螺旋式天线的特点还包括完整的巴伦电路（Balun）设计，此设计能隔离天线周边的噪声,因此能容许各种功能的天线并存于极小的空间中而不会互相干扰.对于整合功能日趋多元，且强调轻薄短小的手持式电子产品而言，此特性的重要性不可言喻.手机设计GPS天线需要注意事项在设计GPS天线的时候，以下几个地方是需要注意的1供应商应该做的流程客户立项----机构评估（根据案子的机构图，进行评估机构是否为GPS天线的合格工作环境）----调试（根据案子的机器，确认定位时间与 CN W）----提供样品（根据调试结果，提供样品）----送承认书----量产2设计人员需要考虑的事项1）2D图档包括整个PCB外观尺寸，屏蔽盖的范围及厚度，有无cONiector,出线位置与方向，PATCH 位置与大小，PCB板厚2）有源天线的单/双极LNA（一般情况都是单极）3）要不要加filter，filter 在前面，中间，还是在后面（根据我们经验，一般情况会加一个 SAWFILTER）4）cable的线长，线径及使用什么接头5）switch是电子式还是机构式6）电型规格工作电压（3-5V），工作电流（6-12mA），增益（17db，—般模块要求范围在 13-25db，一般会有2-3个db的偏差），驻波比（我们一般做到最大2,不知道市场上是什么样），匹配电阻（50 欧姆，定值）,噪声指数（2.0,实际上可以做到更小）,频率（1575.42MHZ,GPS的标准频率，定值）, 频宽（10mhz）GPS天线模块的性能考量和选择GPS乍为一种新兴产业，已经渐渐从一种集成产品发展成为综合系统解决方案的一部分.现有的原始设备制造商（OEM可以选择单一的部分来实现系统集成，可以选择GPS芯片组、GPS模块或者智能天线模块.每种发难都自己的利弊，在OEM选择之前需要对整个系统进行做一个整体的评估工作.以下提供了智能天线方案的选择思路，并且讨论了片状天线和螺旋天线的性能对比以及影响智能天线模块在终端产品中的嵌入应用的因素近年来,GPS已从一种集成产品发展成综合系统解决方案的一部分.这种转变的动因是GPS勺小型化进程和对降低成本的追求.高度集成的信号混合芯片完成 RF前端功能，整个系统由包括GPS硬件、强大的处理内核、嵌入式存储器的芯片以及小型电子元件构成，这些使得GPS小型化成为可能.OEM可以选择用GPS芯片组、GPS莫块或智能天线模块来实现系统集成.每种方案都有各自的利弊：基于芯片组的设计能提供高度的灵活性，但同时设计需要投入大量精力，并要求设计工程师掌握丰富的 RF知识;而智能天线模块是快速系统集成的正确选择,在快速系统集成应用中,基于这种充分设计的 GPS子系统,集成只需要最短的开发时间、最低的开发成本以及最小的开发风险•在开始批量生产的时候，采用智能天线模块会显着简化物料采购储备工作和产品的测试流程•目前，市场上价格适中的 GPS接收机种类丰富,可满足OEM勺不同需求.GPS生产商提供不同性能和不同系统集成等级的产品•即使现在的GPS接收机看起来可以用于简单直接的系统集成，然而由于市场上存在大量可供选择的产品，使得OEM T商仍然很难做出最恰当的选择•因此，建议OEM T商在做出选择之前先确定 GPS接收机需要满足的要求，包括技术和非技术因素，如图1中所示•系统的技术或非技术性要求技术性要求包括特性（如节能模式和支持 SBAS）易用性（特别是易配置性）和既要定性也要定量的性能标准•定量指标指可测参数,如准确度、启动性能、跟踪灵敏度和功耗，定性指标包括由外场测试获得的可预期定位结果•有些GPS接收机在实验室里测得的技术指标可能很好，但很可能外场测试就不行•外场测试暴露出技术特性上的弱点或缺陷•不管GPS接收机技术怎样发展，都仍会存在由于某种权衡造成的性能上的折衷•对智能天线模块来说，片状天线（PATCHantenna）及其地面层的小型化是以牺牲灵敏度为代价的•对低功耗的追求带来了另一种性能折衷：功耗的降低可以通过缩减硬件架构得以实现，例如减少通道数和时/频搜索窗口，但同时启动性能便会打折扣.工程师往往侧重于关心技术性要求而忽视非技术性要求的重要性•有限的项目周期、预算和可利用的内部研发资源都会对产品设计产生影响•工程师需要谨慎地决定系统集成等级，这一等级最好被视为衡量自己研发工作技术深度的标尺•所选的系统集成等级会影响项目复杂度、进度、成本、产品和物料采备•在评估GPS接收机时，成本因素扮演了重要角色•对产品批量小的项目来说，最初的开发成本在整个产品成本中占据了最大的一部分，必须着重考虑•对产品批量大的项目来说，开发成本对项目本身的影响可以忽略，为了优化产品成本，需要在研发过程中投入充足的时间和资源•GPST商间的激烈竞争造成 GPS T品的低价，工程师和采购经理很容易被价格因素吸引而选择最便宜的那种•请注意，单纯地只关心产品成本而忽视其它要求很可能会导致令人失望的结果，例如项目延期和出现产品质量缺陷•性能差、质量达不到预期要求以及让用户不满意,都是GPS嵌入式产品最不希望见到的•在项目进行的初期阶段就必须确定系统集成等级，它会影响对OEMGPS接收机的选择.选定的系统集成等级类似于在设计复杂度和有限的周期、技巧和可用资源之间进行的一种权衡•基于GPS芯片组设计可以提供最大的灵活性和产品优化.基于芯片组的设计需要开发工程师具备RF设计方面的丰富技巧和经验，以完成产品开发并提供全面彻底的配套产品测试系统.基于芯片组的产品设计开发周期通常超过一年，成本较高，同时技术风险不容忽视• 一般会进行三次或以上的产品原型测试，产品方可定型，在开发过程中强烈建议与 GPS T商紧密合作•总之，高昂的设计费用、较大风险和复杂的物料来源（20-40个来自不同半导体公司的元件），使得这种方式仅适用于有大规模应用潜力的产品•GPS模块可以作为芯片组的替代选择•模块包含完整的GPS功能，允许开发工程师进行快速系统集成，而无需面对在开发过程中 RF和GPS设计缺陷的麻烦•开发工程师只需要具备基本的RF 知识，指定天线类型并将天线设计到模块的链路上•模块采用表面贴装焊盘，可适用于自动贴装和焊接流水线，因而对于中等和大批量生产项目来说是一种很有吸引力的选择•从备料角度来看，使用模块比采购数量众多的元件更为容易，同时，由于供应商已经对 GPS模块做过全面测试，因此只需要进行相对简单的产品测试•低高■------------ ■周户秦戍的工作■产品晨小址程度计划的产鬲批E幵发成本.项目佩险完咸设计的时间.上市时间垣图2:系统集成等级•GPS接收板本身带专用 RF和I/O接头，体积虽然大于 GPS莫块，但却进一步简化了系统集成工作•使用过程中除了选择一款带合适连接电缆和接头的有源GPS天线外，不需要做其它与RF相关的设计工作•当易用性和划算的产品可靠性是重点考虑的因素时，插入式接收板是最佳的选择方案•当能否迅速完成产品定型或迅速将产品投放市场成为产品成功与否的决定因素时，GPS智能天线模块是最佳的选择•智能天线模块包含完整的 GPS接收机，带内置天线•智能天线模块有两种应用形式：一种是OEM智能天线模块，用于终端集成，另一种是将智能天线封装到某个组件中•设计中选择使用智能天线模块由于具有系统集成快速和风险低的特点，在要求实现迅速产品定型、小批量生产和对进入市场时间要求严格的应用场合，GPS智能天线模块是最适当的选择•即使智能天线模块包含了完全独立的 GPS功能,在使用过程中仍有一些设计工作有待进行，包括天线类型(片状天线或螺旋天线)的选择和将智能天线模块嵌入到终端产品中去大多数智能天线模块不是采用陶瓷片状天线就是螺旋天线•片状天线具有方向性，在辐射元的正交面上有最大增益•换句话说,水平面上的辐射元对从天穹顶点发来的信号具有最大增益.当水平面上接收仰角范围很窄的时候，对这种高度中心式的灵敏性会造成较大影响•片状天线适合用于主要朝向上方的终端产品中，例如用在车载导航中，靠着挡风玻璃安装在排气罩上•另外，由辐射元尺寸和它下方辐射经过的接地面尺寸共同决定的天线孔径(antenna aperture)大小，也会影响信号接收灵敏性•螺旋天线有相对较宽的方向特性：具有更宽的接收仰角，但峰值增益也相对较低.螺旋天线适合用于各个方向都要求能自由使用的终端产品中，如移动手持设备.由于靠近人体时会干扰信号接收，在这种情况下使用螺旋天线造成的影响也相对较小，因而在距离人体组织或远或近的位置、在各个方向手持终端产品时都能实现GPS接收.不过螺旋天线也存在一个缺点：天线孔径小，限制了整体的接收灵敏度•下面列出的几点影响智能天线模块在终端产品中嵌入应用的因素：1.在选择智能天线模块前应了解终端产品的主要定位方向和使用方式：例如，电子设备是被放置在平面上工作还是被拿在手里、与水平面呈一定倾角贴近人体头部使用2.天线集成的位置不能靠近噪声源，如内部处理器和发光 LCD显示屏.3.终端产品的外壳材料对天线性能有影响 .外壳或屏蔽层材料的介电常数、厚度以及到天线表面的间距都会影响片状天线的谐振频率 .因此，良好设计的OEM智能天线模块都按照厂商规范使用封装外壳，已经对偏移谐振频率进行了归零校准 .封装式智能天线圭寸装式智能天线是OEM W能天线模块的一种替代选择.在要求嵌入GPS的产品不做硬件改动的情况下，选择圭寸装式智能天线有一定优势.圭寸装式智能天线有两种：分立式智能天线和密耦合智能天线.分立式智能天线可以放在有较好天空视野的位置上，例如GPS鼠 (GPS mice). 它们之间通过 RS-232、USB或蓝牙进行通信,由主机(例如通过USB电源线)或充电电池供电.密耦合智能天线可直接插入终端产品中去，例如通过CF插槽(Compact.FLASHslot).封装式智能天线是在像便携PC和PDA这样的标准便携硬件平台上运行的系统解决方案的理想选择.本文结论在集成设计工作中使用经过良好设计的智能天线，可以提供与使用 GPS模块和芯片组同样高的性能等级.在日本，新宿是路测环境最苛刻的城市之一.市内道路两侧高楼林立，天空视野有限，对接收机的多径抑制能力提出了严格考验•智能天线模块内含16通道ANTARIS定位技术,在如此恶劣的定位环境下仍能提供出色性能•当要求快速实现终端产品的设计，要求降低开发成本或者内部研发资源有限的时候，智能天线模块是切实可行的选择方案•经过仔细挑选的智能天线模块可以提供与传统GPS芯片组和模块集成相比拟的性能•测试有源GPS天线的方法GPS半随着全球定位系统的发展,渐渐被全球消费市场所采用,不仅仅在专业或商业领域，如运输车队、科技探索、军事跟踪，而且还有许多消费类产品被普及到，比如手机和个人数据助理(PDA)设备上•实际上，车载GPS导航系统近几年已经成为美国、日本和欧洲市场上中高端汽车的标准配备•随着全球经济的带动，中国国产的GPS相关产品也越来越多，GOS产品的应用在国内也越来越普遍，相应人们在使用 GPM候产生的问题也与日俱增•根据 MORLA对GPS产品的检查测试实验经验，一部分GPS接收机的性能很不稳定的原因是由 GPS 接收天线产生的.所以对GPS天线性能测试是必须而迫切的.GPS接收天线的作用是将卫星传来的无线电信号的电磁波能量变换成接收机电子器件可摄取应用的电流•通常对于专用设备或车载设备而言，由于设备与GPS接收模块之前往往有一定距离，考虑到安装的便利性则可能在现实环境中会使用超过1米的溃线，但由于馈线对信号有不少的损耗，在这种情况下我们只能选择有源GPS天线•所谓有源天线，是指天线中装有RF前置放大器或低噪声放大器的GPS天线•本文所述的有源 GPS天线测试可在 MORLAB勺OTA天线测试实验室中进行•总体测试架构类似于普通无源天线的测试环境，主要变化是需要增加一个 Antenna splitter，把DC直流信号隔离，使其不能输入到测试系统，但同时又能给GPS天线供电.由于有源GPS天线内含单向放大器,GPS的工作形式又为纯接收机方式.因此,在测试时需要对测试系统进行相关特殊设置，使测试天线探头从原来的接收状态改为发射状态 ,GPS天线接收信号后，经射频线再传给VNA作数据分析.GPS天线作为GPS设备中最重要的接收部件，它起到的作用就像是人的”耳朵".因此 GPS天线的性能好坏将直接关系到GPS整机的产品质量.经过对有源GPS天线的测试,可以帮助厂家确认GPS天线其的中心频率是否正确，验正增益和方向性等性能指标是否达到设计要求•通过GPS勺OTA测试，将帮助GPS天线厂家及整机生产厂家改进 GPS产品的接受性能，同时也给GPS产品经销商提供了一种检验 GPS产品质量的新途径和新方法•A^oquMori& PCGPS天线测试系统总体框图GPS天线测试现场某GPS天线样品1575.42MHz GPS中心频率增益下陷GPS天线3D方向图基于GPS机的多天线分析设计0引言全球定位系统（GLOBALpositioning system ,缩写为 GPS是美国国防部于 1973年 11月授权开始研制的海陆空三军共用的新一代卫星导航系统GPS由空间部分、地面监控部分和用户接收机3部分组成.经过20多年的研究和试验，整个系统于1994年完全投入使用.在地球上任何位置、任何时刻，GPS可为各类用户连续地提供动态的三维位置、三维速度和时间信息，实现全球、全天候的连续实时导航、定位和授时•目前，GPS已在大地测量、精密工程测量、地壳形变监测、石油勘探等领域得到广泛应用•利用GPS定位技术进行精密工程测量和大地测量，平差后控制点的平面位置精度为 1 mm- 2 mm，高程精度为2 mrnr 3 mm.利用GPS定位技术进行变形监测，是一种先进的高科技监测手段•用GPS监测滑坡是GPS技术变形监测的一种典型应用，通常有两种方案：①用几台GPS接收机，由人工定期到监测点上观测，对数据实施处理后进行变形分析与预报；②在监测点上建立无人值守的GPS观测系统，通过软件控制，实现实时监测和变形分析、预报•但由于每个监测点上都需要安装GPS接收机，仅三峡库区的支、干流上需要监测的滑坡就有七八百个，一个滑坡少则几个点，多则几十个点，有的甚至多达100多点• 如此大范围监测，仅购买接收机就需几百万元，致使监测系统的费用非常昂贵•基于上述问题，我们开发了 GPS 一机多天线控制器，使一台GPS接收机能连接多个天线•这样，每个监测点上只安装天线，不安装接收机.10个乃至20个监测点共用1台接收机，可使监测系统的成本大幅度下降•该系统样机已在香港的山体滑坡监测中进行了测试定位精度为毫米级•该研究成果还可应用到岩土工程监测、建筑物变形监测、大坝变形监测、大桥变形监测等领域•1系统组成GPS一机多天线监测系统原理如图1所示•该系统包括控制中心、数据通信、GPS多天线控制器和野外供电系统等4部分•1.1控制中心图1 GPS^天线一盘测系统原理罔控制中心可以对 GPS多天线控制器微波开关各信号通道进行参数设定，包括各通道的开/关选择、各通道的时间参数设定等•还可以设定系统的工作方式，例如对采集数据的传送方式（实时/事后）进行控制，并将由现场传来的 GPS原始数据，通过处理，实现精确定位.整个控制软件由 MicrosoftVisual C++语言编程，具有良好的人机界面•1・2数据通信根据实际使用情况的不同，可以有以下几种数据传送方式：a.利用电话线进行数据通信.由于有现成的电话线，只需购置相关的调制 解调器即可, 成本较低,传输距离不受限制,实时性可以保证•工作时,由于占用电话网,费用较高•有些 场合可以考虑使用内部小总机分机方式进行通信 •b .利用无线方式进行数据通信,如利用现有的_GSM 信道.c .组网方式.构成局域网,从而可以利用网上的相关资源进行数据通信 .这种方式进 行数据通信时，方便、可靠、通用性强，不需购置专用设备•但组网成本较高，如果不是具 备现成的网络条件，不太适宜采用•数据传送时，实时性可能难以保证•1.3 GPS 多天线控制器多天线控制器由计算机系统、 天线开关阵列和控制 电路组成，如图2所示.< PL ' 8^52 驱 驱动 动 动 动 动 动 动 动 动显示时分K25562256513 i L J L J LXXXXJL。

使用GPS进行航道测量的方法与技巧航道测量是航海中非常重要的一项工作，它能够帮助船舶准确地确定自己的位置，避免碰撞和迷航等危险情况的发生。

而使用GPS进行航道测量是现代航海中最常用的方法之一。

本文将从GPS的原理、使用GPS进行航道测量的方法及技巧等方面展开论述。

首先，我们先来了解一下GPS的原理。

GPS(Global Positioning System)全球定位系统，是一种由多颗卫星、地面接收设备和数据处理设备组成的卫星导航系统。

GPS系统中的卫星发射精确的定时信号，接收设备接收这些信号并计算出自身的位置。

GPS系统的定位精度可以达到几米甚至几厘米，是一种非常可靠的航道测量工具。

那么，在使用GPS进行航道测量时，我们需要注意哪些方法和技巧呢？首先，合理选择卫星接收机的安放位置。

在船舶上进行航道测量时，应尽量选择船舶上层建筑物较低的区域，避免高楼大厦或其他障碍物对GPS信号的影响。

如果有可能的话，可以将卫星接收机安放在船舱或是天线塔上，以获取更好的接收信号。

其次，需要校正GPS接收机的时间，并保持其准确性。

GPS系统的定位是基于卫星发射的时间信号计算出的，因此，接收机的时间需要与卫星发射信号的时间保持一致。

船上的GPS接收机应经常和国家授时中心进行时间同步，确保其时间准确。

另外，考虑到船舶的运动对测量结果的影响也是非常关键的。

由于波浪、潮汐等因素的存在，船舶的位置会有所波动。

因此，在进行航道测量时，我们需要进行精确的船舶定位，以消除运动对测量结果的干扰。

通常，船舶上会安装一种称为船体动态定位系统(DGPS)的设备，通过对船舶的运动进行实时补偿，使得测量结果更加准确。

最后，对于航道测量数据的处理和分析也是非常重要的。

在测量过程中，我们可以使用GPS接收机软件自带的工具对数据进行存储和记录。

同时，也可以结合地图软件，将测量数据转化为电子地图上的航道测量线，更加直观地展示航道的情况。

此外，对航道测量数据进行分析，可以帮助我们发现航道中的浅滩、障碍物等危险区域，从而提前预防事故的发生。

GPS在船舶中的应用原理1. GPS（全球定位系统）简介GPS是一种利用卫星定位技术确定地理位置的系统。

它由一组卫星、地面控制站和接收设备组成，可以提供全球范围内的精确定位和导航服务。

2. GPS在船舶中的应用GPS在船舶中被广泛应用于以下方面：2.1 定位和导航GPS可以通过卫星信号精确测量船舶的经纬度坐标，帮助船舶确定当前位置，并提供航向和航速信息，以便船舶进行导航和航行控制。

2.2 船舶监控和管理通过将GPS接收机与其他船载设备集成，船舶可以实时监控和管理船舶的位置、航速、航向、航行轨迹等信息，以提高船舶的管理效率和安全性。

2.3 海上救援和应急响应GPS可以通过定位船舶的准确位置，与救援机构或船舶之间进行通信，以便进行海上救援和应急响应。

2.4 渔业资源调查和管理通过使用GPS追踪渔船的位置和航行轨迹，可以帮助渔业管理部门进行渔业资源调查和管理，以保护渔业资源的可持续利用。

2.5 船舶自动化和无人船舶GPS可以用于船舶自动化和无人船舶技术中，通过定位和导航，实现船舶的自主航行、自动控制和自动避碰等功能。

3. GPS原理和工作机制GPS的原理是基于卫星测距技术。

具体的工作机制如下：3.1 卫星发射信号GPS卫星定时发射包含时间和位置数据的无线电信号，信号经过大气层传播到地球表面。

3.2 接收机接收信号船舶上的GPS接收机接收到从多颗卫星发射的信号，并将其解码和处理。

3.3 信号测量和计算GPS接收机测量每个接收到的卫星信号的传播时间，并通过计算传播时间差来确定船舶的位置。

3.4 定位和导航计算GPS接收机根据接收到的卫星信号和测量数据，使用三角计算方法确定船舶的经纬度坐标和航向。

4. GPS精度和误差GPS在船舶应用中的精度和误差受多种因素影响，包括但不限于以下因素：4.1 卫星配置卫星的选择和分布会影响GPS的定位精度和可见性。

4.2 大气层延迟大气层中的离子层和对流层会对GPS信号产生延迟，导致定位误差。

如何进行GPS数据后处理GPS（全球定位系统）是现代导航技术中不可或缺的一部分。

无论是在汽车导航中还是在航空航海中，GPS都扮演着重要的角色。

然而，由于各种因素的影响，GPS数据并不总是十分准确。

幸运的是，我们可以进行GPS数据后处理来提高其准确性和可用性。

GPS数据后处理是指利用接收到的GPS数据进行计算和修正，从而提高其精确度和可靠性的过程。

下面将介绍一些常用的GPS数据后处理方法和技巧：1. 外推轨迹在进行GPS数据后处理之前，我们需要确保我们的轨迹数据是完整的。

有时候，由于信号遮挡或其他原因，GPS设备可能无法连续接收到位置信息。

在这种情况下，我们可以通过外推轨迹来填补数据的空白部分。

外推轨迹的原理是基于已有的轨迹位置和速度信息，对未来的位置进行预测。

这样可以使得轨迹数据更加连续和准确。

2. 差分GPS差分GPS是一种常见的GPS数据后处理方法。

它通过利用一个已知位置的基准站和接收到的GPS数据进行比较，来计算和修正位置偏差。

差分GPS可以提高GPS数据的精确度，并减少误差。

这对于需要高精度定位的应用非常重要，比如土地测量和建筑工程。

3. 卡尔曼滤波卡尔曼滤波是一种递归的、自适应的数据处理技术，可以用于估计和预测系统状态。

在GPS数据后处理中，卡尔曼滤波可以用于对定位数据进行滤波和平滑处理。

它可以有效地减少定位误差，并提高轨迹的平滑度。

卡尔曼滤波的原理是基于系统的动态模型和测量模型，通过不断地更新估计值和协方差矩阵来提高精度。

4. 多路径抑制多路径效应是导致GPS定位误差的重要因素之一。

当GPS信号经过建筑物、树木等物体时，会产生反射和折射，导致接收到的信号包含多条路径的信息。

这会导致位置估计出现偏差。

为了抑制多路径效应，可以使用一些信号处理的技术，比如波束形成和最小二乘方法。

这些方法可以抑制多路径信号，提高定位精度。

5. 数据标定和校正进行GPS数据后处理之前，我们还需要对GPS设备进行一些标定和校正工作。

利用GPS卫星定位技术对疏浚工程船舶进行施工定位背景介绍随着我国海洋经济的不断发展，港口、海岛、水道的疏浚工程成为海洋工程领域中的热点项目。

在疏浚工程中，船舶的运动轨迹和施工区域的位置信息对工程质量和效率都有着重要的影响。

传统的定位方式往往需要人工操作，存在误差大、操作耗时长等缺点。

而利用GPS卫星定位技术对船舶进行施工定位可以有效地解决这些问题。

GPS卫星定位技术的原理全球定位系统（GPS）是一种利用人造卫星，测量地球表面上任何一个点的精确位置以及时间的技术。

GPS系统由24颗卫星、地面控制站和用户接收机组成。

GPS接收器通过接收卫星发射的信号并计算与卫星之间的距离，从而得到用户所在的位置。

操作步骤第一步：设置基站首先需要设置一个GPS基站，作为疏浚工程船舶的定位基准站。

基站需要固定安装在地面上，确保稳定不动。

第二步：设置移动接收器将GPS接收器安装在疏浚工程船舶上。

接收器会自动搜索可见的卫星，并通过计算与卫星之间的距离来确定船舶的位置。

第三步：数据处理GPS接收器收集到的数据需要进行处理，以提高定位精度。

常见的数据处理方法包括差分GPS和实时动态定位。

第四步：显示定位结果经过处理后，GPS定位结果可以通过船舶上的显示器或地面电脑实时显示。

此外，还可以将GPS定位结果与其他数据进行集成，如地图数据、天气数据等，以提高疏浚工程船舶的施工效率。

GPS定位技术的优势精度高GPS定位技术可以在任何天气、任何地点进行定位。

相比传统的定位方式，GPS技术精度更高，误差更小，能够满足疏浚工程的施工精度要求。

节省时间GPS定位技术不需要人工干预，能够实现自动化定位，大大节省了人力成本和时间成本。

可靠性高GPS系统由24颗卫星构成，每颗卫星都在轨道上运行，可以提供强大的定位信号。

因此，GPS定位技术的可靠性更高，不容易受到其他因素的影响。

GPS卫星定位技术的出现，使得疏浚工程的定位过程更加自动化、准确化。

通过使用GPS技术，可以提高工程质量、提高施工效率，大大节省了时间和成本。

第四章GPS定位系统目前，卫星导航系统有：美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、欧洲空间局的Galileo（伽利略）系统、中国的北斗导航卫星系统。

第一节GPS的组成GPS由三大部分组成：空间部分（24个导航卫星）、地面控制部分（美空军）和用户部分（GPS接收机、卫星导航仪）一、空间部分1、卫星数：24个：21个工作卫星，3个备用卫星，平均分布在6个等间隔的轨道2、轨道：轨道面相对赤道面的夹角（倾角）为55°GPS卫星轨道近圆形，6个等间隔的轨道轨道高度20200Km（准确值20183 Km），属高轨轨道一个卫星覆盖38％地球表面积在地平线7．5°以上至少可以看到4颗卫星，在地平线以上至少可以观测到5颗卫星，最多可看到11颗卫星。

做到实时定位，连续定位。

3、GPS卫星运行周期：约12h（717．88min≈718 min＝11h58min）每天提前4min4、卫星组成1）发射机和接收机2）卫星钟：卫星上装有四部原子钟，铷原子钟和铯原子钟各二个，铯原子钟误差1秒／300万年。

卫星钟为卫星连续发射双频的载有导航信号的伪随机码信号提供定时标准。

基准时钟频率为10．23MHz。

3）伪码发生器：每颗卫星的发射频率相同，产生的伪码（伪随机码）不同，通过不同的伪码可识别卫星。

4）导航电文存储器：存储接收机接收由地面站发来的导航信息：包括卫星星历（供用户计算该卫星位置的有关数据、该卫星是否工作正常、卫星识别字ID所对应的伪随机码编号PRN）、卫星历书（提供所有21个卫星的概略星历）、GPS系统时间、卫星时钟和电离层校准参数等。

5、卫星发射的信号卫星同时发射两种频率，分别为L1波段：1 575．42MHz 调制有导航数据及伪随机噪声码P码和CA码L2波段：1 227．60MHz 调制有导航数据及伪随机噪声码P 码P码：是一种连续、快速（码率10．23MHz）、长周期（7天、始于每周六格林尼治标准时午夜零时）伪随机二进制码。

海洋测量中GPS技术的应用在海洋精密定位和水深测量工作中，利用GPS技术有着极大的优势，具有很高的应用价值，应该广泛的进行推广。

特别在近海海洋和内陆水域测量中有着广阔的发展前景。

本文主要对GPS技术在海洋测量中的应用进行了叙述，仅供参考。

标签：海洋测量；GPS技术；应用一、GPS技术的测量特点1、定位的精确度高一般双频GPS接收机基线解精度为5mm+1×10-6，而红外仪标精度为5mm+5×10-6；一般双拼GPS接收机的基线精度是5mm+1×10-6，而红外仪表的精度是5mm+5×10-6。

GPS技术的测量精度和红外仪基本相当。

但是随着距离的加长，GPS测量的优越性也凸显出来。

经过长期实践证明，在小于50km的基线上，定位精度可以达到12×10-6，而100～500km的基线上，定位精度则为10-6～10-7。

2、测量时间短在小于20km的短基线上，GPS快速定位一般只需要5min的观测时间即可。

3、操作简单随着GPS自动化测量水平的不断升高，在观测中，工作人员的任务只需要安装并且开关仪器、监测仪器的工作状态。

对于观测工作，如卫星的捕获、跟踪等都由仪器自动完成。

4、不易产生干扰各测站之间不需要通视，只需要将测站建立在开阔的位置，在接收GPS信号时就不会受到干扰。

5、提供三维坐标GPS技术在测定观测站的位置同时，也可測定观测站的大地高程。

二、GPS技术在海洋测量中的应用1、海上定位中国沿海无线电指向标差分GPS定位系统（RBNDGPS）由20个基准台站组成，交通部海事局建立，已经全面投入使用。

系统有效作用距离300公里，基本覆盖了我国海道测量活动的区域；定位精度优于5米，可以较好满足大比例尺沿岸海道测量对导航、定位的精度要求。

但其测高精度同样无法满足基于GPS 技术的水位改正方法的需要。

双频GPS动态测量数据的事后精密处理技术（GPS 一PPK也称为或后处理RTK）已经日益成熟，其测量精度可与GPSRTK媲美，作用距离却远远超过RTK技术所能达到的水平，又不需要实时通讯的数据链。

如何使用GPS和导航仪进行船舶测量和航道导航定位使用GPS和导航仪进行船舶测量和航道导航定位导航在航海中始终起着重要的作用。

它可以帮助船舶确定位置、航向和速度，从而确保航行的准确性和安全性。

而如今，随着技术的不断进步，船舶测量和航道导航定位已经得到了极大的改善。

其中，GPS和导航仪是最主要的工具之一。

GPS（全球定位系统）是一种基于卫星导航的定位系统，它利用地球上的一组卫星来确定任意位置的精确坐标。

船舶上安装了GPS接收器，它可以接收到卫星发射的信号，并根据这些信号计算出船舶的当前位置。

因此，船舶在航行时只需打开GPS接收器，就能够实时获取到自己的位置信息。

然而，仅仅有GPS并不足以满足船舶测量和航道导航定位的要求。

这时就需要借助导航仪来辅助实现更精确的测量和定位。

导航仪是一个多功能的设备，它不仅可以接收GPS信号，还可以接收雷达、声纳和气象传感器等其他设备发出的信号。

通过将这些数据整合在一起，导航仪可以为船舶提供全面而准确的定位和导航服务。

在进行船舶测量时，GPS可以提供船舶的经纬度坐标和速度信息。

这对于确定船舶航向、计算航程以及预测到达时间非常重要。

而导航仪可以显示这些信息，并将其与船舶所在的航道地图进行匹配。

这样一来，船舶的位置就可以通过导航仪上的显示屏直观地展示出来，从而方便船员进行实时监测和调整。

在航道导航定位方面，GPS和导航仪的作用同样不可或缺。

航道导航是指在特定航道内航行时，根据船舶位置和导航设备提供的信息，确保船舶按照预定的航线和船速进行航行。

通过GPS和导航仪，船舶可以根据事先编制的航线数据进行导航。

导航仪上的显示屏会实时显示船舶相对于航线的位置，并提供修正和纠偏建议。

同时，导航仪还可以通过将航线与航道地图进行叠加，提供更直观、更准确的导航信息。

然而，虽然GPS和导航仪可以为船舶测量和航道导航提供精确的定位和导航信息，但作为航海员，我们不能完全依赖这些设备。

毕竟，技术总是有时会出现故障或错误的可能性。

船舶导航系统中GPS天线的高精度水平安装技术船舶导航系统中的GPS天线是确保船舶能够准确定位和导航的重要组成部分。

然而，由于船舶在海上运行中存在着各种振动和扰动，GPS 天线的安装位置和水平度会对其性能产生重要影响。

因此，如何实现船舶导航系统中GPS天线的高精度水平安装技术成为了一个关键问题。

1. GPS天线水平安装的重要性在船舶导航系统中，GPS天线的水平安装直接影响到导航系统的定位精度和可靠性。

如果GPS天线安装不水平，将导致天线感受到船舶的摇晃和倾斜，从而产生定位误差。

而如果GPS天线安装水平度高，能够最大程度减少船舶摇晃和倾斜对天线的干扰，提高定位的准确性和可靠性。

2. GPS天线水平安装的技术要求为了实现高精度水平安装，以下几个方面需要特别注意：2.1 选择合适的安装位置首先，需要在船舶上选择一个合适的位置安装GPS天线。

优先选择远离其他干扰源的地方，例如高频电磁辐射源、金属结构、高功率电缆等。

另外，也需要确保该位置具有良好的天线视野，避免被建筑物或其他船体部件阻挡。

2.2 使用水平仪校准在安装GPS天线之前，使用水平仪对安装位置进行校准是非常重要的。

使用水平仪可以准确测量安装位置的水平度，排除任何不准确的安装造成的误差。

在校准过程中，需要船舶保持稳定状态，避免外界因素对测量结果的干扰。

2.3 采用优质安装支架为了保证GPS天线的水平度，选择优质的安装支架也非常重要。

优质的安装支架具有良好的耐振性能和稳定性，能够减少船舶运行中的震动对天线的影响。

2.4 加强固定与防震在安装GPS天线时，需要加强与船舶结构的固定，确保天线牢固地固定在船舶上，减少受到船舶振动的影响。

同时，还可以采用防震材料间接减少船舶振动对天线的传导，提高天线的性能。

3. GPS天线水平安装的实施方法针对船舶导航系统中GPS天线高精度水平安装技术，可以采用以下步骤进行实施：3.1 清理安装位置首先，需要清理安装位置，确保没有杂物或障碍物干扰安装过程。

GPS技术参数性能指标天线：内置高敏感天线接收机：并行12通道，可以接收差分信号，支持MSAS差分信号（新）定位时间：热启动约15秒，冷启动约45秒，首次使用或使用自动定位约5分钟定位精度：无S/A干扰下，单机定位3-6米(1倍sigma) 加速度：6g速度精度：0.05米/秒数据更新率：1次/秒，连续数据接口：USB数据接口物理性能外壳：全衬垫封装，高强度塑料合金，IP×7防水标准(水下1米，30分钟不进水)尺寸：10.7×5.6×3.0 cm显示：3.3 x 4.3 cm, 176 x 220像素，256色TFT显示重量：156g (含电池)工作温度：-15℃ ~ +70℃电池：使用两节1.5V AA电池，可连续工作14小时数据采集：支持点、线、面等GIS空间信息采集及航点、航线、航迹采集，并能快速按照兴趣点、线、面查找、导航、编辑；采集数据可以按图层（如植被、水域等）导出并进行编辑；属性定义：支持标准属性库，如野外采集的林班、界址点空间坐标及名称、类型、备注信息的编辑与修改；并能满足野外快速采集工作中点、线面属性信息继承及暂停、嵌套需求。

地图：配置全国路网图及87个城市详图，能方便查看主要路网及城市点，数据采集时可实时以及事后两种方式查看图形坐标转换：支持多种坐标系统，预置国内通用的北京54坐标和西安80坐标，可方便进行坐标转换。

数据格式：采集数据，除自身标配免费软件外，无需其它软件及费用，可直接导出成通用GIS及其它行业常用格式，包括ArcGIS的*.shp，MapInfo的*.mif，AutoCAD的*.dxf、统计分析的*.csv格式及Google Earth的kml格式，用于信息化管理与数据库入库接收机：内置高灵敏度GPS/SBAS接收机及GPS天线，16通道（L1、C/A 码），可接收SBAS差分信号定位时间：热启动<30秒冷启动<60秒定位精度：单点定位<5米（2D RMS）SBAS差分定位<3米（2D RMS）数据更新率： 1次/秒电子罗盘：内置GPS罗盘测高：内置GPS测高面积测算：使用航迹、点编辑面、以及直接面采集三种方式计算面积，进行航迹方式测面积时，可按照野外需要按照时间、距离两种方式进行采集间隔设置，保障外业作业效率数据传输：具有USB接口，不仅可以上传下载数据，同时可以实时输出NMEA0183语句显示屏幕：高亮彩屏重量：≤140克（不含电池）封装外壳：IP67防水标准(水下1米，30分钟不进水)温度范围：-20℃— +60℃（工作温度） -30—+70℃( 存储温度)易于操作：必须具有五方向键及常用的地图放大缩小键、菜单功能键、汉字拼音一键切换键及快速采集键，满足外业工作时的快速调用及采集查看工作；键盘具有夜视功能，机器设计符合人体工程学，手感良好，按纽位置合理，更适合外业人员单手操作。

使用卫星定位系统进行航海与船舶导航的方法与技巧卫星定位系统（Satellite Navigation System）是一种利用卫星信号进行定位的技术，目前广泛应用于航海和船舶导航领域。

本文将介绍一些使用卫星定位系统进行航海与船舶导航的方法与技巧。

一、卫星定位系统简介卫星定位系统是通过全球定位系统（Global Positioning System，简称GPS）和其他卫星导航系统（如GLONASS、Beidou）提供的卫星信号实现定位的技术。

通过接收来自多颗卫星的信号，船舶可以确定自身的位置、速度和航向等重要信息，从而实现航行控制和导航。

二、接收卫星信号的设备在航海与船舶导航中，常用的设备是卫星导航接收机（Satellite Navigation Receiver），它可以接收和解码卫星发射的信号。

这些接收机通常具备高灵敏度和稳定性，能够在各种恶劣环境条件下正常工作。

三、使用卫星定位系统进行定位船舶在使用卫星定位系统进行定位时，需要先进行卫星信号接收和定位计算。

接收机通过接收卫星信号并解码，获取卫星的位置和时间信息。

然后，利用三维定位算法，结合接收机所在的时间和地理坐标，计算出船舶当前的经度、纬度和海拔高度等位置信息。

四、使用卫星定位系统进行航行控制卫星定位系统不仅可以提供船舶的定位信息，还可以用于航行控制。

船舶可以根据卫星提供的导航信息，进行导向、航向修正和路径规划等操作。

此外，船舶还可以通过与地面控制中心通信，实现远程监控和指令传输，提高航行的安全性和可控性。

五、卫星定位系统的精度与误差卫星定位系统的精度与误差是使用该技术时需要考虑的重要问题。

由于卫星信号会受到大气、建筑物和地形等因素的干扰，船舶定位的精度受到一定的限制。

不过，现代的卫星定位系统在精度和稳定性上已经有了较大的提升，可以满足大部分船舶导航的需求。

六、卫星定位系统的备份与冗余为了提高船舶导航的可靠性和容错性，船舶通常会配置多个卫星定位系统，使其具备备份与冗余功能。

GPS网在航道测量中的精度分析1. 前言GPS技术的广泛应用，使得航道测量中广泛采用了GPS网，与传统测量方法相比，GPS网能够提供更加高效、精确、可靠的航道测量服务。

本文主要从GPS网在航道测量中的精度分析角度出发，探讨GPS网在航道测量中的应用及其优点。

2. GPS网的特点GPS网在航道测量中有其独特的特点，这些特点对于提高航道测量的精度和可靠性有着重要的作用，主要表现在以下几个方面：2.1. 高精度GPS网能够提供精度高达1cm的位置精度，使得航道测量能够更加准确地定位和计算目标区域的位置信息。

2.2. 广覆盖区域GPS网的覆盖范围广泛，覆盖范围不受地形、建筑物和自然环境的限制，能够实现对较大区域的航道测量。

2.3. 实时性GPS网具有实时性的特点，能够在航道测量过程中，及时反馈目标区域的位置信息。

2.4. 可靠性GPS网采用的是无线传输方式，可以实现无需人员直接接触设备进行数据传输和监测，保证了航道测量过程的安全和可靠性。

3. GPS网在航道测量中的应用航道测量中，GPS网的应用范围广泛，涉及测量、勘测、规划、设计、施工等多个方面。

以下是GPS网在航道测量中的主要应用：3.1. 航道勘测在一定范围内，GPS网可以通过对测量点进行记录，然后将这些点组合成具有空间位置的测量网，进而实现对目标区域进行精确的勘测。

3.2. 小样品测量航道测量中，往往需要对一些小区域进行高精度的测量，此时可以采用GPS网进行小样品测量，通过对这些小样品数据进行分析和计算，可以获得目标区域的位置和特性信息。

3.3. 航标定位在航道安全管理中，航标是必不可少的，GPS网可以通过对每个航标进行精确的定位和记录，为航标的安装和维护提供了精确的数据支撑。

3.4. 航道设计GPS网可以提供航道测量的基础数据，为航道设计提供高精度的空间信息，提高设计的准确性和可靠性。

4. GPS网在航道测量中的精度分析GPS网在航道测量中的应用具有很高的精度，但是在实际应用中，也存在一些误差和限制因素。

GPS定位精度及其在海上的应用王洪军[摘要]本文论述了GPS系统的组成、定位原理以及误差理论和精度实测分析,比较了GPS的优越性和缺陷性，对GPS 在航海上的应用作了一个比较系统的介绍，并着重论述了GPS用于导航报警、测磁罗经自差、航线绘制,也介绍了GPS与电子海图组合应用，高精度定位，测速测向，航线设计，与雷达的配合使用，水下定位等，期望使航海人员更深刻地了解GPS 的优缺点，更多地了解GPS的使用方法，更有效的使用GPS，从而提高航运效率，保障船舶的安全。

[关键词] GPS ；原理；系统组成；定位精度；误差分析；应用全球定位系统（Global Positioning System---GPS）又称为导航星全球定位系统，简称GPS，是一种测距卫星导航系统。

美国于1973年12月开始，经过20多年的研制开发在1994年所有卫星就位，1995年10宣布“GPS进入全面运作能力”。

GPS是美国继阿波罗登月计划、航天飞机之后的第三项重点空间计划，是20世纪的、也是世界上第一个全球卫星导航系统，对整个世界的经济起着举足轻重的作用。

使用GPS可以获得一种全球、全天候、连续、高精度的定位导航方式。

美国政府在GPS的应用中，提供了两种服务方式：一种是利用CA码定位，其精度约为100米，供民间使用；另一种是利用P码定位，其精度可以达到10米甚至更高，供军用。

起初的CA码在试验阶段定位精度为30米，美国采用了S/ A政策，使得它的定位精度下降到100米。

各种消除S/A影响的措施于是产生了，最典型的是差分GPS，使得定位精度得到显著提高。

于是，美国干脆在2000年5月1号就取消了S/A政策，这样使得GPS的应用更加的广泛。

目前，GPS的用户越来越多,在航海的使用也是非常的多，这里有必要对GPS的定位精度及其在航海上的应用有个论述。

通过这篇论文的构思，并翻阅了大量的资料，作者想要更深程度的搞清楚GPS的定位精度和优缺点以及GPS在航海上的应用，以便航海人员对GPS有更深刻的了解，并熟悉其在航海上的应用，做到充分发挥其优点，避开其缺点，以保障海上航行的安全和提高营运效率。