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1、GPS工作原理和其在汽车行业应用 摘要:GPS是一个全球性、全天候、全天时、高精度的导航定位和时间传输系统，精度高，可靠性强。本文主要介绍了GPS的组成及工作原理，阐述了它在汽车行业的应用及注意事项。关键词:GPS；工作原理；应用；注意事项中图分类号:P228.4文献标志码:A1引言GPS是英文“全球定位系统”的简称，起始于美国军方的项目。主要是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等军事目的。随着科技的发展，GPS技术已经发展成为多领域、多模式、
2、多用途、多机型的国际性高新技术产业。作为一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统，它越来越多的被应用于民事领域，其中就包括汽车行业[[1]杨俊,武奇生.GPS基本原理及其Matlab仿真[M].西安:西安电子科技大学出版社,2006:150-180.][[2]刘基余.GPS卫星导航定位原理与方法[M].北京:科学出版社,2003:3.]。2工作原理2.1系统构成7GPS系统主要有三大部分组成:空间星座、地面监控、用户设备。空间部分由21颗工作卫星和3颗备用卫星组成。这些卫星分
3、部在6个倾角为55度的轨道平面上绕地球运行[[3]李天文.GPS原理及应用[M].北京:科学出版社,2004:20-25.]，轨道平均高度距地面两万公里。在相邻两个轨道上，一个卫星较另一个超前30度，卫星的运行周期是11小时58分，当地球对恒星来说自转一周时，卫星绕地球运行二周。因此，在同一观测点上，每天出现的卫星分布图形相同，只不过每天会提前4分钟见到同一颗GPS卫星。而位于地平线以上的卫星数随时间和地点的变化而有所不同，至少可见4颗，最多时11颗，每颗GPS卫星都发出导航定位信号[[4]徐邵铨
4、,张华海,杨志强,等.GPS测量原理及应用[M].武汉:武汉大学出版社,2008:10-13.]。地面监控部分由监测站、主控站和信息注入站组成。由于GPS卫星是动态的已知点，因此，卫星运行及其轨道的参数都由地面监控系统提供，用以检测和控制卫星上的设备运行情况、卫星实际的运行轨道。同时，地面站还要监测各颗卫星的时间差和环境情况，然后通过注入站发给卫星，卫星再发给用户设备。空间部分和地面监控部分都是为了用户服务的，用户设备接收GPS卫星发射的信号，获得必要的导航和定位信息及观测量，并经数据处理后实现实
5、时导航和定位。2.2定位原理7当GPS卫星正常工作时，不断发射二进制导航电文。用户接收导航电文后，提取出卫星时间，并将其与自己的时钟做对比得出卫星与用户的距离。依据该距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处的位置，就可得出用户在大地坐标系中的位置、速度等信息。简单的说，GPS的基本原理就是计算机的预设软件根据卫星瞬间位置作为已知的起算数据，先测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据,并将卫星与接收机之间的时间差考虑在内,测算出接收机的具体位置。3应用G
6、PS技术传入中国时间并不长，但发展迅速，已从特殊领域走向了日常生活，目前广泛应用于交通运输、民航、船舶、电信等领域。高精度、广范围、长距离的测位，瞬间间隔不足半秒的动态测定，不受时间和气候的影响等，这些突出的特点都使得GPS越来越受大众欢迎[[5]王惠南.GPS导航原理及应用[M].北京:电子工业出版社,2003:24-30.作者简介:郑维锋,女,本科,工程师,从事工程机械制造工艺。祖威,男,本科,工程师,从事工程机械制造的设计与研发。]。在我国，汽车行业的车载GPS主要应用于：7⑴定位：利用GP
7、S可以在地图页面上直接查看到相关位置，也可以确定该点与其他点位之间的地理关系。⑵导航：打开地图界面,输入要查询的目的地,就可以纤细了解所要到达的区域路段的行驶数据,例如路线、时间、距离、风向等。同时还可以直观的看到目的地和出发点的相对关系。在路线的规划上，导航系统有自动线路规划和人工线路设计两种。自动线路规划是由驾驶者确定起点和目的地，由软件按要求自动设计最佳行驶路线，包括最快线路、最简单线路、通过高速公路路段的次数最少的线路等的计算。人工线路是驾驶者根据自己的目的地设计起点，重点和途经点等，自动
8、建立线路。比如，要从上海的虹口区开到虹桥机场，进行GPS导航，在选取并激活输入程序后，选取地区页面，所在位置和目的地就会在界面上有明显标识，沿着标识痕迹，既能随时对行驶的路线进行指引和修正，也能够相应提醒驾驶员路况信息、行驶速度、监控设备预设等信息。⑶实时监控：GPS定位及遥控系统非常适合用于车辆的实时巡回或点对点监控。例如汽车租赁公司和物流企业。可以对车辆进行定时定位跟踪，将用车的各环节信息有效、充分的结合起来，降低风险和空车率，节约成本。7⑷报警：具备与110联网功能，公安监控
