新疆GPS

英國(guó)規(guī)劃師Dominic Wilcox規(guī)劃出了一款“黑科技”產(chǎn)品——GPS定位鞋，它的規(guī)劃創(chuàng)意來(lái)自童話故事《綠野仙蹤》里女主角桃樂(lè)絲的鞋子。這款GPS定位鞋內(nèi)置GPS裝置，運(yùn)用者只需要在鞋內(nèi)的GPS設(shè)備中編入想要抵達(dá)的意圖地，這雙“GPS鞋”就會(huì)帶領(lǐng)你直達(dá)意圖地。

新疆GPS
【GPS定位鞋】

你也許會(huì)覺(jué)得GPS定位鞋很奇特，其實(shí)不然，它與車(chē)載、船載GPS導(dǎo)航儀、GPS測(cè)繪設(shè)備、內(nèi)置GPS功能的手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備相同，都?xì)w于GPS體系組成中的用戶設(shè)備部分。當(dāng)你了解GPS體系構(gòu)成之后，你就會(huì)理解其中的運(yùn)作原理。

專(zhuān)業(yè)解讀：GPS體系的構(gòu)成

GPS體系=空間部分+操控部分+用戶部分

【GPS體系組成示意圖】

1、空間部分

組成：24顆作業(yè)衛(wèi)星

GPS的空間部分是由24 顆（21顆作業(yè)衛(wèi)星+3顆備用衛(wèi)星）作業(yè)衛(wèi)星組成，它位于距地表20 200km的上空，均勻分布在6 個(gè)軌跡面上(每個(gè)軌跡面4 顆) ，運(yùn)轉(zhuǎn)周期為12個(gè)小時(shí)，保證地球上任一時(shí)間、高度角15度以上的任一地點(diǎn)都可以觀測(cè)到4顆以上的衛(wèi)星，并能堅(jiān)持杰出定位解算精度的幾何圖象，這就供給了在時(shí)間上接連的全球?qū)Ш侥芰Α?/span>

效果：供給重要參數(shù)

導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號(hào)頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌跡參數(shù)、衛(wèi)星時(shí)鐘改正數(shù)和其它一些體系參數(shù)。用戶一般需要運(yùn)用此導(dǎo)航信息來(lái)核算某一時(shí)間GPS衛(wèi)星在地球軌跡上的方位，導(dǎo)航信息也被稱(chēng)為廣播星歷。

【GPS空間部分組成衛(wèi)星】

2、操控部分

組成：1個(gè)主控站+5 個(gè)全球監(jiān)測(cè)站+3 個(gè)地上操控站

主控站從各監(jiān)測(cè)站搜集盯梢數(shù)據(jù),核算出衛(wèi)星的軌跡和時(shí)鐘參數(shù),然后將成果送到3 個(gè)地上操控站。

監(jiān)測(cè)站均配裝有精細(xì)的銫鐘和可以接連測(cè)量到一切可見(jiàn)衛(wèi)星的接受機(jī)。監(jiān)測(cè)站將獲得的衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)，包含電離層和氣象數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)開(kāi)始處理后，傳送到主控站。

地上操控站在每顆衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)至上空時(shí)，把這些導(dǎo)航數(shù)據(jù)及主控站指令注入到衛(wèi)星。這種注入對(duì)每顆GPS 衛(wèi)星每天一次，并在衛(wèi)星脫離注入站效果規(guī)模之前進(jìn)行最后的注入。假如某地上站發(fā)生毛病，那么在衛(wèi)星中預(yù)存的導(dǎo)航信息還可用一段時(shí)間，但導(dǎo)航精度會(huì)逐步降低。

效果：監(jiān)測(cè)和操控衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)

GPS地上操控部分的主要效果是監(jiān)測(cè)和操控衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)，編算衛(wèi)星星歷(導(dǎo)航電文)，堅(jiān)持體系時(shí)間。

對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō)，GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的方位是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷(描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌跡的參數(shù))算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地上監(jiān)控體系供給的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常作業(yè)，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌跡運(yùn)轉(zhuǎn)，都要由地上設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和操控。

地上監(jiān)控體系的另一個(gè)重要效果是堅(jiān)持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)(GPS時(shí)間體系)。這就需要地上站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間，求出鐘差。然后由地上注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。

【GPS全球監(jiān)控站示意圖】

3、用戶部分

組成：GPS 用戶設(shè)備

GPS用戶部分主要由接納機(jī)硬件、GPS芯片、機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包等一起構(gòu)成GPS 用戶設(shè)備，包含車(chē)載、船載GPS導(dǎo)航儀、GPS測(cè)繪設(shè)備、內(nèi)置GPS功能的手機(jī)等移動(dòng)設(shè)備，都?xì)w于GPS用戶設(shè)備，也被稱(chēng)為GPS 接納機(jī)。

GPS接納機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接納單元兩部分。接納機(jī)一般選用機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩種直流電源，設(shè)置機(jī)內(nèi)電源的意圖在于更換外電源時(shí)不中斷接連觀測(cè)。在用機(jī)外電源時(shí)，機(jī)內(nèi)電池主動(dòng)充電。關(guān)機(jī)后，機(jī)內(nèi)電池為RAM存儲(chǔ)器供電，以避免數(shù)據(jù)丟失?，F(xiàn)在各種類(lèi)型的接受機(jī)體積越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，便于野外觀測(cè)運(yùn)用。

效果：盯梢和接納衛(wèi)星信號(hào)

用戶設(shè)備部分即GPS 信號(hào)接納機(jī)，其主要功能是可以捕獲到按一定衛(wèi)星截止高度角所挑選的待測(cè)衛(wèi)星，并盯梢這些衛(wèi)星的運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)接納機(jī)捕獲到盯梢的衛(wèi)星信號(hào)后，即可測(cè)量出接納天線至衛(wèi)星的偽間隔和間隔的變化率，解調(diào)出衛(wèi)星軌跡參數(shù)等數(shù)據(jù)。依據(jù)這些數(shù)據(jù)，接納機(jī)中的微處理核算機(jī)就可按定位解算辦法進(jìn)行定位核算，核算出用戶所在地理方位的經(jīng)緯度、高度、速度、時(shí)間等信息，是GPS體系的顧客。

【GPS車(chē)載導(dǎo)航儀】

簡(jiǎn)言之，我們?nèi)粘Ｈ兆又谐Ｒ?jiàn)的手機(jī)、車(chē)載、船載、機(jī)載等GPS導(dǎo)航設(shè)備，以及近年來(lái)鼓起的GPS定位鞋、定位書(shū)包、定位拐杖等，都是GPS體系組成中的用戶設(shè)備部分。只需具有用戶具有必要的硬、軟件（接納機(jī)硬件、GPS芯片、機(jī)內(nèi)軟件以及GPS 數(shù)據(jù)的后處理軟件包等），就能完成相關(guān)的定位功能。清楚了以上關(guān)于GPS體系的組成及運(yùn)作原理，可以讓我們更好地運(yùn)用這些設(shè)備，為作業(yè)和日子供給更多便當(dāng)。

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