GPS与车载导航系统
1 GPS系统
1.1 什么是GPS
GPS即全球定位系统(Global Positioning System)是70年代由美国陆、海、空三军联合研制的．具有在海、陆、空进行全方位实时二三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和令球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等目的。经过20余年的研究实验，耗资200亿美元，于1994年全面建成。建成后，一天24小时免费为全球提供卫垦导航定位信号。
GPS卫星发送两种码：P码(精码)和C／A码(粗码)。P码只供美军及其盟军以及美国政府批准的用户使用，定位精度达到3 m；C／A码为民用，对社会开放，定位精度为14 m。出于自身安全的考虑，美国先后实施了SA和AS政策。SA政策是在C／A码中人为引人误差，使定位精度下降到100 m；AS政策是对P码实行加密。2000年5月1日起美国停止了故意降低民用信号性能的SA政策，对民用码不加干扰，使民用信号精度大大提高，SA已经成为历史。
1.2 GPS系统的组成
GPS系统由3部分构成：
(1)空间星座部分：即GPS卫星星座。由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成。卫星高度约2.02万干米，均为近圆形轨道，运行周期约为11小时58分，24颗卫星均匀分布在6个轨道面上(每轨道面4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4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。
(2)地面监控部分：他包括1个主控站、3个注入站和5个监测站，负责卫星的监控和卫星星历(描述卫星运动及其轨道的参数)的计算。监测站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监测站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地，他的主要任务是收集各监测站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值，另外，他还要对地面监控部分实行全面控制。注入站也设在范登堡空军基地，他的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把各类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。
全球定位系统技术在地理信息系统中的应用
一、GPS技术的概述
全球定位系统（GPS），是由美国发起和控制的卫星导航系统。GPS系统由一组24颗卫星、地面控制站和用户设备组成，能够提供全球覆盖的三维导航和定位服务。GPS技术的普及和发展在工程、农业、测绘、航空、航海、安全等领域中得到广泛应用。
二、GPS在地理信息系统中的应用
GPS在地理信息系统（GIS）中发挥着重要作用。GIS会从用户收集的经纬度和高程数据中生成空间特定的分析和地图结果。地图缩放、添加地形、建筑物、路线规划和交通管制等操作需要依赖GPS技术。
1. 位置和导航
GPS系统提供了位置、方向和速度信息，可用于导航和路线规划。GPS技术还广泛应用于自动驾驶汽车、持续监控和地理信息采集等领域。
2. 动态空间数据收集
GIS需要广泛应用于实时数据，GPS提供了在特定时间和位置的动态空间数据，为GIS提供实时更新和监视服务。GIS会从传感器采集的实时数据，并将其与GPS数据结合使用，从而生成实时地图。
3. 卫星影像
高分辨率卫星影像可以用来对以下方面进行测量：土地利用变化、城市化和气候变化。GPS技术能够通过将移动设备与卫星连接，准确的记录卫星影像NBV（nadir视图角）。
4. 土地测量和其他测量领域的应用
GPS测量技术在土地测量、建筑测量、道路测量和水文测量领域中得到了广泛应用。精确的距离、方向、速度和位置数据能够对地形地貌进行精细的测量。
5. 3D可视化
GPS系统提供了被三维测量仪所控制的精确测量数据，这些数据还可以用于三维可视化，提供更为直观的结果，并且允许用户在3D场景中进行导航，建立VR模型和实现颜色定量显示。
三、结论
在GIS领域中，GPS技术的应用得到了广泛的应用。通过捕获现场GPS位置数据，GIS能够生成精确的地图、可视化和实时监测，满足各种空间分析和地理信息系统需求。借助GPS技术，GIS便可以在短时间内完成数据采集、测量、制图等工作，大大提高了生产率，降低了运营成本，因此，未来在GIS领域的 GPS技术发挥着重要作用。
全球定位导航系统论文
周远
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全球定位导航系统
GPS即全球定位系统（Global Positioning System）是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统。经近10年我国测绘等部门的使用表明，GPS以全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点，赢得广大测绘工作者的信赖，并成功地应用于大地测量、工程测量、航空摄影测量、运载工具导航和管制、地壳运动监测、工程变形监测、资源勘察、地球动力学等多种学科，从而给测绘领域带来一场深刻的技术革命。
随着全球定位系统的不断改进，硬、软件的不断完善，应用领域正在不断地开拓，目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。
GPS系统特点
GPS系统的特点：高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等。
1、定位精度高
应用实践已经证明，GPS相对定位精度在50KM以内可达10-6，100-500KM可达10-7，1000KM可达10-9。在300-1500M工程精密定位中，1小时以上观测的解其平面其平面位置误差小于1mm，与ME-5000电磁波测距仪测定得边长比较，其边长较差最大为0.5mm,校差中误差为0.3mm。
2、观测时间短
随着GPS系统的不断完善，软件的不断更新，目前，20KM以内相对静态定位，仅需15-20分钟；快速静态相对定位测量时，当每个流动站与基准站相距在15KM以内时，流动站观测时间只需1-2分钟，然后可随时定位，每站观测只需几秒钟。
3、测站间无须通视
GPS测量不要求测站之间互相通视，只需测站上空开阔即可，因此可节省大量的造标费用。由于无需点间通视，点位位置可根据需要，可稀可密，使选点工作甚为灵活，也可省去经典大地网中的传算点、过渡点的测量工作。
1、全球定位系统概述
（1）GPS的概念及其发展
GPS是英文缩写，其全名为Navigation System Timing and Raging／Global
positioning System，即。"授时与测距导航系统／全球定位系统".
全球定位系统GPS，于1973年由美国政府组织研究，耗费巨资，历经约20年，于1993年全部建成。该系统是伴随现代科学技术的迅速发展而建立起来的新一代精密卫星导航和定位系统，不仅具有全球性、全天候、连续的三维测速、导航、定位与授时能力，而且具有良好的抗干扰性和保密性。该系统的研制成功已成为美国导航技术现代化的重要标志，被视为本世纪继阿波罗登月计划和航天飞机计划之后的又一重大科技成就。
全球定位系统的研制，最初主要用于军事目的。如为陆海空三军提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测、应急通讯和爆破定位等方面，其作用已在1991年海湾战争中得到了证实。以美国为首的多国部队所持有的17000台GPS接收机被认为是作战武器的效率倍增器，是赢得海湾战争胜利的重要技术条件之一。随着GPS系统步入试验和实用阶段，其定位技术的高度自动化及所达到的高精度和巨大的潜力，引起了各国政府的普遍关注，同时引起了广大测量工作者的极大兴趣。特别是近几年来，GPS定位技术，在应用基础研究、新应用领域开拓、软硬件开发等方面都取得了迅速发展。目前，GPS精密定位技术已经广泛地渗透到了经济建设和科学技术的许多领域，尤其是在大地测量学及其相关学科领域，如地球动力学、海洋大地测量学、天文学、地球物理和资源勘探、航空与卫星遥感精密工程测量、变形监测、城市控制测量等方面的广泛应用，充分显示了这一卫星定位技术的高精度和高效益。这预示测绘界将面临着一场意义深远的变革，从而使测绘领域步入一个崭新的时代。 在我国测绘行业，GPS的应用起步较晚，但发展速度很快。测绘工作者们在GPS应用基础研究和实用软件开发等方面取得了大量的成果；从而为GPS技术在我国全面推广提供了技术保证。同时，还对GPS测量在适合我国国情的可行性研究方面做了大量的试验。目前，我国大部分省份均建立了GPS控制网。
