GPS设备术语详解
天线
天线主要是指GPS接收信号时所用的电线是处于接收器什么位置上,如内置天线、外置天线、车载天线等。
安装位置精确度
安装位置精确度主要是指GPS设备以安装位置为圆心的一个圆,当GPS卫星定位,GPS接收设备时其最大误差不会定位到这个圆之外,所以这个圆的半径就叫安装位置精确度。GPS定位卫星系统的精确度误差本来只有几米而已,但是美国为了避免恐怖份子滥用GPS系统进行阴谋破坏活动,特别把GPS系统加上一种称为SA(SelectiveAvailability)的误差管制,使一般民用GPS系统误差会达到100米左右。但是从2000年5月2日起,这个管制已经解除。现有的GPS设备只要厂家愿意都可以精确到几米。
接口
GPS设备的接口可分为数据接口、电源接口和射频接口。各种接口的具体标准如下所示:数据/电源接口:国际标准20针(2×10)插头,RTCM104/RS-232、NMEA0183;射频接口:OSX(或MCX型,超小型,搭锁式)。
刷新速度
刷新速度是指GPS设备安装好以后,在接收GPS卫星发送来的信息时多长时间刷新一次,以便取得最新的定位信息。一般安装完毕,每1秒刷新一次这样就可以了,这样所得到的定位信息几乎是实时的。
航路点
路线是GPS内存中存储的一组数据,包括一个起点和一个终点的坐标。这里的起点和终点都叫航路点。
般迹
路线是GPS内存中存储的一组数据,包括一个起点和一个终点的坐标,还可以包括若干中间点的坐标,每两个坐标点之间的线段叫一条“航迹”
航线
航路是比较正规的固定路线,它一般经过严格的设计,有足够的地面导航设置。路线是GPS内存中存储的一组数据,包括一个起点和一个终点的坐标,还可以包括若干中间点的坐标,每两个坐标点之间的线段叫一条“航迹”(leg,腿)。常见GPS能存储20条线路,每条线路30条“腿”。各坐标点可以从现有路标中选择,或是手工/计算机输入数值,输入的路点同时作为一个路标(Waypoint/Landmark)保存。实际上一条路线的所有点都是对某个路标的引用,比如你在路标菜单下改变一个路标的名字或坐标,如果某条路线使用了它,你会发现这条线路也发生了同样的变化。
旅行提示器
旅行提示器也就是对你现在所处的位置、你的当前速度、平均速度、最大速度、日出日落时间、航程、航程时间、高度等一些信息的提示设备。一般都集成在了GPS接收设备内。
接收机
GPS卫星发送的导航定位信号,是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户,只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备,即GPS信号接收机,就可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同,用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机,产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。
按频率分类
单频接收机:单频接收机只能接收L1载波信号,测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响,单频接收机只适用于短基线(<15km)的精密定位。
双频接收机:双频接收机可以同时接收L1,L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样,可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响,因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。
按用途分类
导航型接收机:此类型接收机主要用于运动载体的导航,它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机一般采用C/A码伪距测量,单点实时定位精度较低,一般为±25mm,有SA(SelectiveAvailability)影响时为±100mm。这类接收机价格便宜,应用广泛。根据应用领域的不同,此类接收机还可以进一步分为:车载型——用于车辆导航定位;航海型——用于船舶导航定位;航空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快,因此在航空上用的接收机要求能适应高速运动。星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的速度高达7km/s以上,因此对接收机的要求更高。
测地型接收机:测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量,定位精度高,仪器结构复杂,价格较贵。
授时型接收机:这类接收机主要利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时,常用于天文台及无线电通讯中时间同步。
按通道数分类
GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号,可以分离接收到的不同卫星的信号,以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测,具有这样功能的器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为:多通道接收机、序贯通道接收机、多路多用通道接收机。
按原理分类
码相关型接收机:码相关型接收机是利用码相关技术得到伪距观测值。
平方型接收机:平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号,来恢复完整的载波信号。通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差,测定伪距观测值。
混合型接收机:这种仪器是综合上述两种接收机的优点,既可以得到码相位伪距,也可以得到载波相位观测值。
干涉型接收机:这种接收机是将GPS卫星作为射电源,采用干涉测量方法,测定两个测站间距离。
自动定位时间
自动定位时间是指多长时间GPS设备会自动开始确定自己的位置,一般以秒为单位。当达到这个时间时,GPS设备会发出信号给GPS定位卫星,开始确定自己的位置。
数据更新率
数据更新率是指GPS设备接收到的数据更新速度,一般都是1次/秒为单位来刷新的。
水平精度
水平精度也就是GPS卫星判定接收设备在水平面内的精确程度,精度在SA(SelectiveAvailability,美国防部为减小GPS精确度而实施的一种措施)打开时,GPS的水平精度在100-50米之间,视接受到卫星信号的多少和强弱而定。若根据GPS的指示,说你已经到达,那么四周看看,应该在大约一个足球场大小的面积内发现你的目标的。现在SA已经被美国防部关闭,其精度能达到15米以内了。
速度精度
在动态的测定中,如车载GPS设备,在车的运行过程中利用动态的GPS定位,能测出在两个时间点之间的一段时间内汽车的速度,速度精度也就是所测出数据与实际速度的误差。因为GPS设备刷新信息都差不多是以1秒为单位的,所以所测出的速度其本上也就是运动物体的速度。
电子罗盘分辨率
电子罗盘,也叫数字罗盘,是利用地磁场来定北极的一种方法。古代称为罗经,现代利用先进加工工艺生产的磁阻传感器为罗盘的数字话提供了有力的帮助。现在一般有用磁阻传感器和磁通门加工而成的电子罗盘。虽然GPS在导航、定位、测速、定向方面有着广泛的应用,但由于其信号常被地形、地物遮挡,导致精度大大降低,甚至不能使用。尤其在高楼林立城区和植被茂密的林区,GPS信号的有效性仅为60%。并且在静止的情况下,GPS也无法给出航向信息。为弥补这一不足,可以采用组合导航定向的方法。电子罗盘产品正是为满足用户的此类需求而设计的。它可以对GPS信号进行有效补偿,保证导航定向信息100%有效,即使是在GPS信号失锁后也能正常工作,做到“丢星不丢向”。
电子罗盘分辨率的大小是指电子罗盘最小能分辨出多少度的角的误差。现在的电子罗盘一般是±0.1°当每秒响应速度为4次时,每秒响应速度为20次时则大致为±0.2°
显示屏
显示屏指的是用来在GPS设备上显示实际信息内容,以达到与用户交流作用的显示设备。GPS显示屏原来所用的材质多为LED显示,现在随着液晶面板价格降低,大部分开始采用液晶显示屏。
屏幕尺寸
显示屏尺寸指的是GPS设备显示屏在显示信息时所能显示的最大面积。如5.58cm×4.06cm代表该产品的显示面积就是这么大。
显示点阵
显示点阵就是指在显示屏上长和宽各能显示出多少个像素点,或者在LED显示屏上长和宽有多少个LED会同时发光。
显示模式
显示模式指的是GPS设备的显示屏是黑白灰度屏还是彩屏,但就目前来看,大部分GPS设备的显示屏都为灰度屏,彩屏的较少见。
背光显示
背光显示是指当使用者使用GPS设备时,机身上的显示屏能否发出背光,以便更清晰地显示内容。大部分的GPS设备只要有显示屏,就有背光显示。
外壳材质结构
外壳材质结构主要指GPS设备外壳所用的材料。一般为橡胶、塑料等材质组成。这样可以防止GPS设备在使用过程中被意外损坏。
WAAS跟踪性能
WAAS跟踪性能也就是广域增强差分GPS的精确度,关于广域增强差分GPS解释如下:
广域增强差分GPS(WAAS)是WAGPS发展而来。在功能上,为用户提供完善性广播,差分校正信号和附加的测距信号。在该系统中,地面基准站用GPS接收机监测GPS信号。并将监测数据发到主控站。主控站计算位置校正值及其有效性。然后将数据通过卫星发给GPS接收用户。
WAAS和DGPS的根本区别在于:
1.在误差处理方法上,由主控站分离空间的相关性,分别计算出星历误差,星钟误差及大气传播延迟误差,提高定位精度。
2.主控站发播的电文除了修正数据以外,还有完善性信息。电文调制在GPS的L1频率上,使得该通信卫星也能提供测距,增加了GPS星座中的卫星数目,提高了系统的可用性和连续服务性。
3.用户设备不必另设数据链的射频接收部分,只要将GPS接收机留出一个接收通道加设WAAS电文提取和处理程序即可。
坐标基准
这个名词确切的说是地理信息系统中的一个名词,主要有以下四个坐标基准:
1954年北京坐标系BeijingGeodeticCoordinateSysteml954
1954年我国决定采用的国家大地坐标系,实质上是由原苏联普尔科沃为原点的1942年坐标系的延伸。
1956年黄海高程系统HuanghaiVerticalDatuml956
以青岛验潮站根据1950年~1956年的验潮资料计算确定的平均海面作为基准面,据以计算地面点高程的系统。
1985国家高程基准NationalVerticalDatum1985
1987年颁布命名的,以青岛验潮站1952年~1979年验潮资料计算确定的平均海面作为基准面的高程基准。
WGS-84坐标系WGS-84CoordinateSystem
一种国际上采用的地心坐标系。坐标原点为地球质心,其地心空间直角坐标系的之轴指向BIH(国际时间)1984.O定义的协议地球极(CTP)方向,调轴指向BIH1984.0的零子午面和CTP赤道的交点,Y轴与Z轴、X轴垂直构成右手坐标系,称为1984年世界大地坐标系统。
数据输入
RTCM-104标准差分协议,可与大多数导航定位的显示与操作终端相连,构成完整的应用系统,也可以独立工作,提供高精度定位信息与差分改正信息。
数据输出
NMEA0183是一种航海、海运方面有关于数字信号传递的标准,此标准定义了电子信号所需要的传输协议,传输数据时间、并且指明了信息格式需要一个4800bps的串行数据接口。
NMEA0183的设备使用了一个如下图的串行接口的参数选择:
设备需要有信息源和接收端,传送端发送数据到另一个NMEA0183的设备,信息源和接收端分别用来传送和接受8位ASCII码的数据。
差分模式
差分GPS(DGPS)是在正常的GPS外附加(差分)改正信号,此改正信号改善了GPS的精度。差分定位(DifferentialPositioning),也叫相对定位,是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法,它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量,大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位,又可分为:
动态差分GPS(DynamicdifferentialGPS)是由一个或多个控制站(或参考站)传送讯号改正值,以提供使用者进行实时改正之技术。
静态差分GPS(StaticdifferentialGPS)是由两个(含)以上接收仪,进行较长时间(通常为半小时以上)的测量,其包含了一组接收仪间基线向量的决定。
坐标系
1954年北京坐标系”,“1956年黄海高程系”,是计算平面位置和高程的依据。比方说,公路里碑上的公里数,通常是从大城市起算的;说某某建筑有多高,一般是从地面算起。这就是说,地球上任何一点的位置都是相互联系,都有一定相对关系。我们测绘地面上点的位置,也是一样,也要有一个起算标准,不然就分不出高低、这了。测绘地面上某个点的位置时,需要两个起算点:一是平面位置,一是高程。计算这两个位置所依据的系统,就叫坐标系统和高程系统。
“1954年北京坐标系”,是采用苏联克拉索夫斯基椭圆体,在1954年完成测定工作的,所以叫“1954年北京坐标系”,我国地形图上的平面坐标位置都是以这个数据为基准推算的。
“1956年黄海高程系”,是在1956年确定的。它是根据青岛验潮站1950年到1956年的黄海验潮资料,求出该站验潮井里横按铜丝的高度为3.61米,所以就确定这个钢丝以下3.61米处为黄海平均海水面。从这个平均海水面起,于1956年推算出青岛水准原点的高程为72.289米。我国测量的高程,都是根据这一原点推算的。
GPS设备
GPS设备(GlobalPositionSystem)即全球定位系统,用于接收并解析太空中数个卫星回传电波中的轨道信息及时刻信息,来计算出GPS接收器所在位置的经度、纬度、水平高度及移动速度。GPS设备基本配备通常包含了一个GPS接收器、解析器及一部高效率的微电脑。
GPS是由美国国防部开发的星基无线电导航系统。GPS每天24小时为全球陆、海、空用户全天侯提供三维位置、速度和时间。它比其它无线电导航系统精度更高。
GPS由三部分组成:空间段、控制段和用户段。
空间段由分布在6个轨道面上的24颗卫星组成。卫星轨道高度20200km,倾角55度,周期12小时。卫星的轨道分布保证在世界各地任何时间可见到至少6颗卫星,卫星连续向用户提供位置和时间信息。
控制段由一个主控站、5个监测站、三个注入站组成。主控站位于Colorado。监测站跟踪视野内所有GPS卫星、收集卫星测距信息,并把收集的信息送到主站。主站计算卫星精密轨道,并产生每颗卫星的导航信息,通过注入站传送到卫星。
用户段由接收机、处理器和天线组成。通过接收卫星广播信息计算出用户的位置速度和时间。
GPS的概念是基于卫星测距,用户通过测量他们到卫星的距离来计算自己的位置。卫星的位置当已知值,每个GPS卫星发送位置和时间信号,用户接收机测量信号到达接收机的时间延迟,相当于测量用户到卫星的距离。同时测量四颗卫星就可以解出位置、速度和时间。