gps全球定位系統(tǒng)原理與應(yīng)用

GPS全球定位系統(tǒng)原理與應(yīng)用GPS是全球定位系統(tǒng)（GlobalPositioningSystem）的簡(jiǎn)稱，由美國(guó)國(guó)防部研制。它被廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、地理信息系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)、采礦等領(lǐng)域，為人類社會(huì)的發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)。GPS是什么？1衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS是一種衛(wèi)星定位系統(tǒng)，能夠在全球范圍內(nèi)確定任何一個(gè)地理位置坐標(biāo)。2精度高GPS具有高精度、高靈敏度和廣泛的應(yīng)用范圍特點(diǎn)，大大提高了位置測(cè)量、導(dǎo)航和控制等領(lǐng)域的效率。GPS的歷史及發(fā)展120世紀(jì)60年代美國(guó)開(kāi)始研制GPS技術(shù)。21978年美國(guó)開(kāi)始投入使用，服務(wù)于軍隊(duì)。321世紀(jì)初期GPS開(kāi)始民用化，廣泛應(yīng)用于交通、測(cè)繪、氣象、環(huán)保等領(lǐng)域。GPS的基本原理衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)GPS衛(wèi)星向地面發(fā)射無(wú)線電信號(hào)，包含衛(wèi)星的狀態(tài)信息和時(shí)間信息。接收衛(wèi)星信號(hào)GPS接收機(jī)接收衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，并記錄下信號(hào)接收時(shí)間。計(jì)算位置坐標(biāo)GPS接收機(jī)通過(guò)三個(gè)衛(wèi)星信號(hào)的時(shí)間差計(jì)算位置坐標(biāo)、速度和時(shí)間等信息。GPS系統(tǒng)組成衛(wèi)星系統(tǒng)由約30顆衛(wèi)星組成，向全球發(fā)射信號(hào)，提供全球覆蓋的定位服務(wù)。地面控制站維護(hù)衛(wèi)星運(yùn)行，修正、更新衛(wèi)星信息。用戶接收機(jī)接收衛(wèi)星信號(hào)，計(jì)算并顯示用戶的位置、速度、時(shí)間等信息。應(yīng)用軟件計(jì)算機(jī)軟件對(duì)GPS系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、管理、存儲(chǔ)和分析。GPS導(dǎo)航信號(hào)信號(hào)類型功率（瓦特）頻率（兆赫茲）L1C/A碼0.251575.42L1P碼201575.42L2P碼201227.60GPS定位誤差信號(hào)延遲誤差由于電離層、大氣層等因素的影響，GPS信號(hào)在信號(hào)傳播時(shí)會(huì)發(fā)生延遲。幾何因素誤差由于衛(wèi)星幾何位置、接收機(jī)位置等因素的影響，會(huì)對(duì)GPS定位準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。多路徑誤差信號(hào)從衛(wèi)星向地面發(fā)射后，在傳播過(guò)程中可能被建筑物、樹(shù)木、山脈等障礙物反射，使信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的路徑變多。GPS精度提高的方法使用差分GPS技術(shù)，可以有效減小部分誤差。在建筑物、樹(shù)木密集的城區(qū)，使用增強(qiáng)型L1/L2單頻接收機(jī)。采用多頻段和多衛(wèi)星信號(hào)組合定位。GPS應(yīng)用場(chǎng)景汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)利用GPS技術(shù)，幫助駕駛者確定車(chē)輛的位置并指導(dǎo)行駛路線。智能手機(jī)智能手機(jī)內(nèi)置GPS芯片，可以實(shí)時(shí)地定位用戶的位置信息。無(wú)人機(jī)GPS可以用于無(wú)人機(jī)的自主飛行、導(dǎo)航和異常情況處理等方面。船舶導(dǎo)航GPS導(dǎo)航可以提供船舶的精確位置和航向信息，保證船舶在航行中的安全。GPS在航空航天中的應(yīng)用1導(dǎo)彈精確定位GPS被用于導(dǎo)彈精確定位和導(dǎo)航中。2衛(wèi)星通信導(dǎo)航GPS衛(wèi)星發(fā)射信號(hào)，并進(jìn)行無(wú)線電通信，用于航空、天文和遙感領(lǐng)域。3飛行導(dǎo)航輔助系統(tǒng)GPS在飛行導(dǎo)航輔助系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用，提供飛行位置和航向信息。GPS在軍事領(lǐng)域中的應(yīng)用戰(zhàn)斗定位體系美軍利用GPS發(fā)展了綜合導(dǎo)航戰(zhàn)斗定位體系，增強(qiáng)了戰(zhàn)場(chǎng)定位和導(dǎo)航的精確度。精確導(dǎo)航與打擊GPS還用于制導(dǎo)導(dǎo)彈和精確打擊目標(biāo)。情報(bào)采集與綜合應(yīng)用軍隊(duì)采用GPS用于情報(bào)采集、電子作戰(zhàn)、通信和軍事后勤等領(lǐng)域。GPS在交通運(yùn)輸中的應(yīng)用航空、鐵路、公路等交通工具的導(dǎo)航、監(jiān)控和調(diào)度系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。衛(wèi)星導(dǎo)航交通管制系統(tǒng)提升了交通安全、效率和經(jīng)濟(jì)效益。GPS可以協(xié)助貨車(chē)調(diào)度、危貨監(jiān)控以及車(chē)隊(duì)管理等。GPS在地理信息系統(tǒng)中的應(yīng)用數(shù)據(jù)采集通過(guò)GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)地球表面各種數(shù)據(jù)的真實(shí)、準(zhǔn)確、快速采集。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)業(yè)用GPS技術(shù)制定種植和管理方案，提高農(nóng)作物生產(chǎn)效益。城市規(guī)劃利用GPS技術(shù)，繪制真實(shí)精確的地圖，幫助城市規(guī)劃工作。GPS在環(huán)境監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用1水環(huán)境監(jiān)測(cè)利用GPS技術(shù)，實(shí)時(shí)記錄并分析水質(zhì)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)水環(huán)境監(jiān)測(cè)。2空氣環(huán)境監(jiān)測(cè)通過(guò)GPS數(shù)據(jù)采集，及時(shí)掌握區(qū)域內(nèi)的空氣污染情況。3生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)利用GPS技術(shù)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)中的物種分布、生境等環(huán)境因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)。GPS在氣象監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用GPS技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大氣濕度和溫度的準(zhǔn)確測(cè)量和預(yù)測(cè)。利用GPS測(cè)高儀，可以獲取大氣廓線數(shù)據(jù)和溫度分布情況。衛(wèi)星遙感技術(shù)結(jié)合GPS，可以進(jìn)行地表海洋氣象監(jiān)測(cè)。GPS在農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用作物管理利用GPS測(cè)定耕地的塊狀、區(qū)塊狀、田地、生產(chǎn)苗圃狀況，實(shí)現(xiàn)定向播種、肥料施用、病蟲(chóng)害治理等的作業(yè)。動(dòng)物追蹤使用GPS追蹤動(dòng)物的移動(dòng)位置，幫助養(yǎng)殖業(yè)的管理和捕捉。土地規(guī)劃利用GPS技術(shù)對(duì)農(nóng)田、森林、草原等資源進(jìn)行調(diào)查和評(píng)價(jià)，規(guī)劃更加合理和科學(xué)的農(nóng)業(yè)用地。GPS在漁業(yè)中的應(yīng)用1捕魚(yú)定位通過(guò)GPS定位，掌握當(dāng)天目標(biāo)魚(yú)的活動(dòng)范圍和行動(dòng)軌跡，從而優(yōu)化作業(yè)方案。2漁場(chǎng)監(jiān)控利用GPS技術(shù)，對(duì)漁場(chǎng)范圍、捕撈設(shè)備、船舶運(yùn)行等進(jìn)行監(jiān)控和管理。3漁業(yè)調(diào)查利用GPS技術(shù)進(jìn)行漁業(yè)資源調(diào)查和評(píng)估，為漁業(yè)規(guī)劃和開(kāi)發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。GPS在采礦中的應(yīng)用設(shè)備管理通過(guò)GPS技術(shù)，對(duì)礦區(qū)設(shè)備運(yùn)行時(shí)間、位置、維修情況等進(jìn)行監(jiān)控。礦區(qū)規(guī)劃利用GPS技術(shù)和遙感技術(shù)，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造、開(kāi)采量、采運(yùn)流程等進(jìn)行研究和規(guī)劃。爆破管理利用GPS技術(shù)，對(duì)礦區(qū)內(nèi)爆破活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。GPS在建筑工程中的應(yīng)用施工設(shè)計(jì)利用GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)施工方案的科學(xué)設(shè)計(jì)和安全施工。測(cè)量精度提高通過(guò)GPS技術(shù)輔助，提高建筑工程測(cè)量的精度和效率。坐標(biāo)校正利用GPS技術(shù)，對(duì)工程中的坐標(biāo)問(wèn)題進(jìn)行校正和修正，確保工程的質(zhì)量。GPS在測(cè)繪中的應(yīng)用1控制測(cè)量利用GPS對(duì)經(jīng)緯度和高程等進(jìn)行全球定位，實(shí)現(xiàn)高精度的控制測(cè)量。2地形測(cè)量通過(guò)GPS技術(shù)，獲取地形地貌等信息，制作地形圖和高程圖。3GIS數(shù)據(jù)更新利用GPS技術(shù)更新GIS的地圖信息和數(shù)據(jù)，確保GIS數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。GPS導(dǎo)航設(shè)備的種類和發(fā)展車(chē)載導(dǎo)航儀車(chē)載導(dǎo)航儀通過(guò)GPS技術(shù)，在駕駛時(shí)提供地圖、導(dǎo)航、道路情況查詢等服務(wù)。戶外GPS戶外GPS的定位精度高、適合極端環(huán)境。廣泛應(yīng)用于登山、探險(xiǎn)、攝影等領(lǐng)域。運(yùn)動(dòng)手表GPS運(yùn)動(dòng)手表是集計(jì)步器、心率監(jiān)測(cè)、運(yùn)動(dòng)記錄和路線追蹤等功能于一身的專業(yè)運(yùn)動(dòng)裝備。GPS定位系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)GPS技術(shù)將與其他技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步提高定位的精度和穩(wěn)定性。定位技術(shù)將會(huì)被更加廣泛地應(yīng)用到智慧城市建設(shè)、智能交通等領(lǐng)域。未來(lái)GPS系統(tǒng)設(shè)計(jì)將更加適用于室內(nèi)和城市峽谷等信號(hào)覆蓋較弱的場(chǎng)所。GPS與其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)的比較GPSGLONASS北斗伽利略發(fā)射國(guó)家美國(guó)俄羅斯中國(guó)歐盟衛(wèi)星數(shù)量30+24+35+22突出性能可靠性高較少衛(wèi)星可用性差主要服務(wù)國(guó)內(nèi)精度高GPS的影響與問(wèn)題便利性提高GPS為生活中各領(lǐng)域提供了便利性和便捷性，提高了生產(chǎn)效率和用戶體驗(yàn)。信息泄露利用GPS技術(shù)，可以獲取個(gè)人位置信息，面臨信息泄露和隱私安全問(wèn)題。革命性影響GPS的問(wèn)世，改變了人們對(duì)地理位置的認(rèn)知，對(duì)社會(huì)的影響和作用長(zhǎng)遠(yuǎn)而深遠(yuǎn)。GPS的發(fā)展對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的影響作為一項(xiàng)支撐基礎(chǔ)設(shè)施的新興產(chǎn)業(yè)，GPS的發(fā)展將成為驅(qū)動(dòng)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要?jiǎng)恿?。GPS技術(shù)的應(yīng)用，將對(duì)國(guó)家電信、地理信息、交通、環(huán)保等產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生較大支持。GPS服務(wù)的開(kāi)放和競(jìng)爭(zhēng)，可以吸引更多資金和技術(shù)投入，提高其在國(guó)家經(jīng)濟(jì)中的地位和貢獻(xiàn)。GPS的倫理與安全問(wèn)題1信息泄露GPS為人們提供各種便利性的同時(shí)，也會(huì)造成個(gè)人隱私的泄露和安全問(wèn)題的威脅。2道德滑坡利用GPS技術(shù)可以定位各種信息和實(shí)物，從而導(dǎo)致道德滑坡，引發(fā)不良社