全球定位系统(GPS)

本文概述

自第二次世界大战以来, 全球定位系统(GPS)一直非常重要。

尽管最初的重点主要放在军事目标, 车队管理和导航上, 但随着无线电定位的优势扩展到(但不限于)追查失窃车辆并将平民引至最近的医院, 加油站, 商业用途开始变得有意义。旅馆等等。

GPS系统由24个轨道卫星网络组成, 称为NAVSTAR(具有时间和范围的导航系统), 并以六个不同的轨道路径放置在空间中, 每个轨道平面中有四个卫星, 并在其信号束下覆盖整个地球。

这些卫星的轨道周期为十二小时。

卫星信号可以在世界任何地方任何时间接收。

安排卫星的间隔, 以便从地球上的每个点至少看到五个卫星。

1978年2月发射了第一颗GPS卫星。

每颗卫星预计将持续约7.5年, 并且替换卫星的建造和发射正在不断进行。

每个卫星都放置在约10900海里的高度, 重约862公斤。

卫星延伸至包括太阳能电池板在内的约5.2m(17英尺)的空间。每个卫星在三个频率上发射。

GPS基于称为三角测量技术的众所周知的概念。

考虑将GPS接收器MS放置在假想球上。虚球的半径等于人造卫星” A”与地面接收器之间的距离(人造卫星” A”作为球的中心)。

现在, GPS接收器MS也是另一个假想球体上的一个点, 其中心是第二颗卫星” B”。我们可以说GPS接收器位于这两个球的交点形成的圆上。

然后, 通过与第三颗卫星” C”的距离测量, 将接收器的位置缩小到圆上的仅两个点, 其中两个点是虚构的, 因此从计算中删除。结果, 从三颗卫星测得的距离足以确定GPS接收器在地球上的位置。

最初, 购买了1000多种便携式商用GPS接收机用于军事用途。
它们由士兵携带, 并固定在车辆, 直升机和飞机仪表板上。
GPS接收器用于B-2轰炸机和F-16战斗机等多种飞机。海军舰船将其用于会合, 扫雷和飞机操作。
GPS已对所有军事行动和武器系统变得重要。此外, GPS有利于非军事行动。
GPS用于卫星, 以获取高精度的轨道数据并控制航天器的方向。
GPS在陆地, 海上和空中都有各种应用。
GPS可以在室内和除由于自然或人为障碍物无法接收GPS信号的地方之外的任何地方使用。
军用和商用飞机均使用GPS进行导航。商业渔民和船夫也使用它来协助航行。
GPS提供的精确计时功能已被科学界用于研究目的。 GPS使测量单位可以帮助测量员相当快地设置他们的测量地点。
GPS也被赛车手, 远足者, 猎人, 山地车手和越野滑雪者用于非商业目的。
GPS还允许事故受害者按一下按钮, 将其位置传送到最近的响应中心, 从而帮助提供紧急路边援助。
GPS还有助于挽救生命。许多警察, 消防和紧急医疗服务部门正在使用GPS接收器来确定警车, 消防车或离紧急情况最近的救护车的位置, 从而在死亡或生命状况下实现最快的响应。
汽车制造商提供了以GPS接收器为指导的移动地图显示, 作为新车的选装件。

有几个因素会将误差引入GPS位置计算中, 从而使我们无法获得最佳的精度。
GPS的主要误差源是由于无线电信号的速度仅在真空中才是恒定的, 这意味着距离测量值可能会随着大气中信号速度值的变化而变化。
众所周知, 大气层由电离层和对流层组成。众所周知, 对流层的存在主要由水蒸气组成, 会因温度和压力的变化而引起误差, 而电离层中的粒子也会引起重大的测量误差(如时钟差的情况！)。