GPS與相對論關系 我們應該非常感謝愛因斯坦,他的理論使得這個驚人的新裝置成為現實!設計GPS衛星的科學家必須考慮狹義相對論帶來的時間膨脹效應和廣義相對論中時間流逝的速率與維度之間的相互關系。 GPS構成 1.空間部分GPS的空間部分是由21顆工作衛星組成,它位於距地表20200km的上空,均勻分布在6 個軌道面上(每個軌道面4 顆) ,軌道傾角為55°。此外,還有3 顆有源備份衛星在軌運行。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4 顆以上的衛星,並能在衛星中預存的導航信息。GPS的衛星因為大氣摩擦等問題,隨著時間的推移,導航精度會逐漸降低。 2. 地面控制系統地面控制系統由監測站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天線(Ground Antenna)所組成,主控制站位於美國科羅拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站負責收集由衛星傳回之訊息,並計算衛星星歷、相對距離,大氣校正等數據。 3.用戶設備部分用戶設備部分即GPS 信號接收機。其主要功能是能夠捕獲到按一定衛星截止角所選擇的待測衛星,並跟蹤這些衛星的運行。當接收機捕獲到跟蹤的衛星信號後,就可測量出接收天線至衛星的偽距離和距離的變化率,解調出衛星軌道參數等數據。根據這些數據,接收機中的微處理計算機就可按定位解算方法進行定位計算,計算出用戶所在地理位置的經緯度、高度、速度、時間等信息。接收機硬體和機內軟體以及GPS 數據的後處理軟體包構成完整的GPS 用戶設備。GPS 接收機的結構分為天線單元和接收單元兩部分。接收機一般採用機內和機外兩種直流電源。設置機內電源的目的在於更換外電源時不中斷連續觀測。在用機外電源時機內電池自動充電。關機後,機內電池為RAM存儲器供電,以防止數據丟失。目前各種類型的接受機體積越來越小,重量越來越輕,便於野外觀測使用。其次則為使用者接收器,現有單頻與雙頻兩種,但由於價格因素,一般使用者所購買的多為單頻接收器。 GPS術語1.GPS Generalized Processor Sharing 通用處理器共享 2.GPS Global Positioning System 全球定位衛星/系統 3.[GPSS]General Purpose Systems Simulator通用系統模擬器 4.[DGPS]Differential GPS差分GPS,差分全球定位系統 5.GPS General Phonetic Symbols 捷易讀注音符GPS原理 GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離,然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的,衛星的位置可以根據星載時鍾所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間,再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾,這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離,而是偽距(PR):當GPS衛星正常工作時,會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種,分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重復周期一毫秒,碼間距1微秒,相當於300m;P碼頻率10.23MHz,重復周期266.4天,碼間距0.1微秒,相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的,保密性能更佳。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時鍾改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調制出來,以50b/s調制在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼;每三十秒重復一次,每小時更新一次。後兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊,其中最重要的則為星歷數據。當用戶接受到導航電文時,提取出衛星時間並將其與自己的時鍾做對比便可得知衛星與用戶的距離,再利用導航電文中的衛星星歷數據推算出衛星發射電文時所處位置,用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。 可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而,由於用戶接受機使用的時鍾與衛星星載時鍾不可能總是同步,所以除了用戶的三維坐標x、y、z外,還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數,然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置,至少要能接收到4個衛星的信號。 GPS接收機可接收到可用於授時的准確至納秒級的時間信息;用於預報未來幾個月內衛星所處概略位置的預報星歷;用於計算定位時所需衛星坐標的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個衛星不同,隨時變化);以及GPS系統信息,如衛星狀況等。 GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離,由於含有接收機衛星鍾的誤差及大氣傳播誤差,故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距,精度約為20米左右,對P碼測得的偽距稱為P碼偽距,精度約為2米左右。 GPS接收機對收到的衛星信號,進行解碼或採用其它技術,將調制在載波上的信息去掉後,就可以恢復載波。嚴格而言,載波相位應被稱為載波拍頻相位,它是收到的受多普勒頻 移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振盪產生信號相位之差。一般在接收機鍾確定的歷元時刻量測,保持對衛星信號的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開始觀測時的接收機和衛星振盪器的相位初值是不知道的,起始歷元的相位整數也是不知道的,即整周模糊度,只能在數據處理中作為參數解算。相位觀測值的精度高至毫米,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相對定位、並有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值,而要達到優於米級的定位 精度也只能採用相位觀測值。 按定位方式,GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一台接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式,它只能採用偽距觀測量,可用於車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩台以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可採用偽距觀測量也可採用相位觀測量,大地測量或工程測量均應採用相位觀測值進行相對定位。 在GPS觀測量中包含了衛星和接收機的鍾差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差,在定位計算時還要受到衛星廣播星歷誤差的影響,在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱,因此定位精度將大大提高,雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,在精度要求高,接收機間距離較遠時(大氣有明顯差別),應選用雙頻接收機。GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據,採用空間距離後方交會的方法,確定待測點的位置。如圖所示,假設t時刻在地面待測點上安置GPS接收機,可以測定GPS信號到達接收機的時間△t,再加上接收機所接收到的衛星星歷等其它數據可以確定以下四個方程式) 編輯本段相對論為GPS提供了所需的修正全球定位系統GPS衛星的定時信號提供緯度、經度和高度的信息,精確的距離測量需要精確的時鍾。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應。 准確度在30米之內的GPS接收機就意味著它已經利用了相對論效應。華盛頓大學的物理學家Clifford M. Will詳細解釋說:「如果不考慮相對論效應,衛星上的時鍾就和地球的時鍾不同步。」相對論認為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。Will計算出,每個GPS衛星每小時跨過大約1.4萬千米的路程,這意味著它的星載原子鍾每天要比地球上的鍾慢7微秒。 而引力對時間施加了更大的相對論效應。大約2萬千米的高空,GPS衛星經受到的引力拉力大約相當於地面上的四分之一。結果就是星載時鍾每天快45微秒, GPS要計入共38微秒的偏差。Ashby解釋說:「如果衛星上沒有頻率補償,每天將會增大11千米的誤差。」(這種效應事實上更為復雜,因為衛星沿著一個偏心軌道,有時離地球較近,有時又離得較遠。) GPS前景由於GPS技術所具有的全天候、高精度和自動測量的特點,作為先進的測量手段和新的生產力,已經融入了國民經濟建設、國防建設和社會發展的各個應用領域。 隨著冷戰結束和全球經濟的蓬勃發展,美國政府宣布2000年至2006年期間,在保證美國國家安全不受威脅的前提下,取消SA政策,GPS民用信號精度在全球范圍內得到改善,利用C/A碼進行單點定位的精度由100米提高到10米,這將進一步推動GPS技術的應用,提高生產力、作業效率、科學水平以及人們的生活質量,刺激GPS市場的增長。據有關專家預測,在美國,單單是汽車GPS導航系統,2000年後的市場將達到30億美元,而在我國,汽車導航的市場也將達到50億元人民幣。可見,GPS技術市場的應用前景非常可觀。GPS特點全球定位系統的主要特點: (1)全球、 全天候工作。 ①定位精度高。單機定位精度優於10m,採用差分定位,精度可達厘米級和毫米級。 ②功能多,應用廣。 GPS系統的特點:高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、應用廣泛等。 1、定位精度高 應用實踐已經證明,GPS相對定位精度在50KM以內可達10-6,100-500KM可達10-7,1000KM可達10-9。在300-1500M工程精密定位中,1小時以上觀測的解其平面其平面位置誤差小於1mm,與ME-5000電磁波測距儀測定得邊長比較,其邊長較差最大為0.5mm,校差中誤差為0.3mm。 2、觀測時間短 隨著GPS系統的不斷完善,軟體的不斷更新,目前,20KM以內相對靜態定位,僅需15-20分鍾;快速靜態相對定位測量時,當每個流動站與基準站相距在15KM以內時,流動站觀測時間只需1-2分鍾,然後可隨時定位,每站觀測只需幾秒鍾。GPS功用全球定位系統的主要用途:(1)陸地應用,主要包括車輛導航、應急反應、大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、 市政規劃控制等;(2)海洋應用,包括遠洋船最佳航程航線測定、船隻實時調度與導航、海洋救援、海洋探寶、水文地質測量以及海洋平台定位、海平面升降監測等;(3)航空航天應用,包括飛機導航、航空遙 感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人航天器防護探測等。 GPS的應用主要是為船舶,汽車,飛機等運動物體進行定位導航。例如: 1.船舶遠洋導航和進港引水 2.飛機航路引導和進場降落 3.汽車自主導航 4.地面車輛跟蹤和城市智能交通管理 5.緊急救生 6.個人旅遊及野外探險 7.個人通訊終端(與手機,PDA,電子地圖等集成一體) 1.電力,郵電,通訊等網路的時間同步 2.准確時間的授入 3.准確頻率的授入 1.各種等級的大地測量,控制測量 2.道路和各種線路放樣 3.水下地形測量 4.地殼形變測量,大壩和大型建築物變形監測 GIS應用 6.工程機械(輪胎吊,推土機等)控制 7.精細農業 GPS在道路工程中的應用GPS在道路工程中的應用,目前主要是用於建立各種道路工程式控制制網及測定航測外控點等。隨著高等級公路的迅速發展,對勘測技術提出了更高的要求,由於線路長,已知點少,因此,用常規測量手段不僅布網困難,而且難以滿足高精度的要求。目前,國內已逐步採用GPS技術建立線路首級高精度控制網,然後用常規方法布設導線加密。實踐證明,在幾十公里范圍內的點位誤差只有2厘米左右,達到了常規方法難以實現的精度,同時也大大提前了工期。GPS技術也同樣應用於特大橋梁的控制測量中。由於無需通視,可構成較強的網形,提高點位精度,同時對檢測常規測量的支點也非常有效。GPS技術在隧道測量中也具有廣泛的應用前景,GPS測量無需通視,減少了常規方法的中間環節,因此,速度快、精度高,具有明顯的經濟和社會效益。 GPS在汽車導航和交通管理中的應用三維導航是GPS的首要功能,飛機、輪船、地面車輛以及步行者都可以利用GPS導航器進行導航。汽車導航系統是在全球定位系統GPS基礎上發展起來的一門新 GPS應用型技術。汽車導航系統由GPS導航、自律導航、微處理機、車速感測器、陀螺感測器、CD-ROM驅動器、LCD顯示器組成。GPS導航系統與電子地圖、無線電通信網路、計算機車輛管理信息系統相結合,可以實現車輛跟蹤和交通管理等許多功能。 GPS在長途客運車輛管理中的應用(舉例)以國內首套專業的GPS長途客運車輛管理系統——雅迅長途客運GPS智能管理系統為例,它就是結合了衛星定位技術、GPRS/CDMA通訊業務、GIS技術、圖像採集技術、計算機網路和資料庫等技術,在客運公司建立一個總控(C/S結構和B/S結構相結合),其它設為分控,公安部門和運管部門等各部門建立專控的中心系統,系統由控制中心系統、無線通信平台(GPRS/CDMA)、全球衛星定位系統(GPS)、車載設備四部分組成一個全天候、全范圍的駕駛員管理和車輛跟蹤的綜合平台;系統可對注冊車輛實施動態跟蹤、監控、拍照、行車記錄、管理、數據分析等功能,監控車輛可以在電子地圖上顯示出來,並保存車輛運行軌跡數據;操作終端可任意選擇伺服器內部區域網或國際互聯網對中心進行訪問並可通過IE瀏覽器提供網上綜合客車管理數據分析控制系統(B/S結構);且系統軟其容量可隨時根據中心伺服器和操作終端硬體配置進行擴展,最大為五十萬輛,入網車輛不僅可以是長途客運車輛,也可以旅遊車等社會車輛。同時系統還可以採用分組管理,不同類型的車輛歸入不同分組,便於管理人員的操作。 GPS在個人定位中的應用 國內首款語音彩信GPS定位器--深圳市昱讀全資科技有限公司語音彩信GPS定位器為列,它內置全國的地圖數據,無需後 台支持,結合了GPS全球定位系統、GSM通信技術、嵌入式語音播報技術、GIS技術、GIS搜索引擎、圖像處理技術和圖像傳輸技術,直接回復終端中文地址、彩信、或語音播報地理位置 GPS技術在導航儀中的應用舉例國際領先GPS導航儀品牌:Ahada(艾航達)――源自美國矽谷,現已登錄中國! 產品核心功能: 1) 地圖查詢 ◎可以在操作終端上搜索你要去的目的地位置。 ◎可以記錄你常要去的地方的位置信息,並保留下來,也和可以和別人共享這些位置信息。 ◎模糊的查詢你附件或某個位置附近的如加油站,賓館、取款機等信息, 2) 路線規劃 ◎GPS 導航系統會根據你設定的起始點和目的地,自動規劃一條線路。 ◎規劃線路可以設定是否要經過某些途徑點。 ◎規劃線路可以設定是否避開高速等功能。 3) 自動導航 ◎語音導航: ◎畫面導航: ◎重新規劃線路: 編輯本段引GPS種類GPS衛星接收機種類很多,根據型號分為測地型、全站型、定時型、手持型、集成型;根據用途分為車載式、船載式、機載式、星載式、彈載式。 按接收機的用途分類 1. 導航型接收機 此類型接收機主要用於運動載體的導航,它可以實時給出載體的位置和速度。這類接收機一般採用C/A碼偽距測量,單點實時定位精度較低,一般為±10m,有SA影響時為±100m。 這類接收機價格便宜,應用廣泛。根據應用領域的不同,此類接收機還可以進一步分為: 車載型——用於車輛導航定位; 航海型——用於船舶導航定位; 航空型——用於飛機導航定位。由於飛機運行速度快,因此,在航空上用的接收機要求能適應高速運動。 星載型——用於衛星的導航定位。由於衛星的速度高達7km/s以上,因此對接收機的要求更高。 2. 測地型接收機 測地型接收機主要用於精密大地測量和精密工程測量。這類儀器主要採用載波相位觀測值進行相對定位,定位精度高。儀器結構復雜,價格較貴。 3. 授時型接收機 這類接收機主要利用GPS衛星提供的高精度時間標准進行授時,常用於天文台及無線電通訊中時間同步。
2. 車載移動wifi的信號來源是什麼
車載WIFI一般是把4G網路或者4G+網路通過路由器轉換成WIFI網路,就像家裡面是用有線的撥號網路通過無線路由器轉換成WIFI網路一樣,只是車載用的是無線4G網路
3. 移動4G信號和網路是靠衛星發射的還是山坡上的信號發射塔發射的
所有移動(聯通、電信)4G(2、3G)信號都是地面基站發射的。
4. 汽車中控4g網,那能不能自己連無線網上網
汽車中控4g網只是車輛的多媒體系統自己使用的網路系統,沒有熱點分享功能,所以不能連接其他設備,這個4g網的開啟需要按下多媒體的網路信號鍵,具體操作步驟如下:
一、打開駕駛室這邊的車門。
5. 我們用的4G網路是衛星發射的 還是基站發射的 還是什麼
基本都是基站。衛星成本太高
6. 車載WIFI哪來
這個需要安裝工業級的車載wifi,也就是現在一些城市用的公交wifi。而有些車載wifi路由器支持2g/3g/4g無線網路,有一些只支持2g/3g無線網路,還有就是信號強弱的問題,車載無線wifi的連接方式其實和手機一模一樣,都是先連接到離你的車最近的基站,在通過基站連接網路,有一些車載無線路由器外接信號接收器,這樣效果會好一些。
下面是車載無線wifi具體步驟:
先把才茂通信公交車載3g/4g+wifi路由器固定在車後窗上面或者不礙事的地方,把電源線連接到電源上面,插入3g或者4g流量卡(以前我用的是3g聯通流量卡,現在用的是4g移動流量卡),用手機登錄車載路由器的admin,選擇3g或者4g無線連接進行連接,連接後,手機、平板、筆記本都可以在車裡面上網了。
7. 歐藍德車機4g信號哪來的
歐藍德車機4g信號是由車內綁定的SIM卡來的。
拓展:
車自帶4g網路是使用車內綁定的SIM卡來的。車自帶4g網路和手機SIM卡使用網路原理是一樣的。雖然車帶4g網路和手機網路都是通過綁定SIM卡使用,但車用的SIM卡是特製的,並且內置在多功能車裡面。即使手機SIM卡能插到多功能車上,系統也是無法識別的,所以兩者是不能通用的。
8. 車子里原來有4g網路無網路現在沒有是怎麼回事
如手機上網異常,可根據以下情況進行排障:
【情況一】SIM卡與手機的金屬觸點接觸不充分,可重新插入SIM卡嘗試。
【情況二】SIM卡損壞或手機出現問題,可換機測試,看是否是SIM卡或手機出現故障。
【情況三】當前所處位置是信號盲區或突然沒信號,可換個地方測試並留意身邊其他用戶手機信號是否正常。
【情況四】手機卡欠費、停機,可繳清欠費、開機即可。
【情況五】號碼使用異常被暫停服務,例如號碼用於違法、違規活動等。
【情況六】在台港澳地區或國外漫遊,需開通台港澳漫遊、國際漫遊功能後才可以使用。
【情況七】當月上網產生總流量達到套餐流量封頂值,系統自動關閉上網功能,或對網路進行限速,次月自動恢復開通,具體按照您套餐的流量封頂規則為准。
溫馨提示:
若以上情況排查後還未能解決您的問題,可進行意見反饋,我們將會在第一時間核查處理。