gps追蹤器的工作原理
GPS跟蹤器是內(nèi)置了GPS模塊和移動(dòng)通信模塊的終端,用于將GPS模塊獲得的定位數(shù)據(jù)通過(guò)移動(dòng)通信模塊(gsm/gprs網(wǎng)絡(luò))傳至Internet上的一臺(tái)服務(wù)器上,從而可以實(shí)現(xiàn)在電腦上查詢(xún)終端位置。
跟蹤原理
GPS接收機(jī)可接收到可用于授時(shí)的準(zhǔn)確至納秒級(jí)的時(shí)間信息;用于預(yù)報(bào)未來(lái)幾個(gè)月內(nèi)衛(wèi)星所處概略位置的預(yù)報(bào)星歷;用于計(jì)算定位時(shí)所需衛(wèi)星坐標(biāo)的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個(gè)衛(wèi)星不同,隨時(shí)變化);以及GPS系統(tǒng)信息,如衛(wèi)星狀況等。
GPS接收機(jī)對(duì)碼的量測(cè)就可得到衛(wèi)星到接收機(jī)的距離,由于含有接收機(jī)衛(wèi)星鐘的誤差及大氣傳播誤差,故稱(chēng)為偽距。對(duì)0A碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為UA碼偽距,精度約為20米左右,對(duì)P碼測(cè)得的偽距稱(chēng)為P碼偽距,精度約為2米左右。
GPS接收機(jī)對(duì)收到的衛(wèi)星信號(hào),進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù),將調(diào)制在載波上的信息去掉后,就可以恢復(fù)載波。嚴(yán)格而言,載波相位應(yīng)被稱(chēng)為載波拍頻相位,它是收到的受多普勒頻 移影響的衛(wèi)星信號(hào)載波相位與接收機(jī)本機(jī)振蕩產(chǎn)生信號(hào)相位之差。一般在接收機(jī)鐘確定的歷元時(shí)刻量測(cè),保持對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開(kāi)始觀測(cè)時(shí)的接收機(jī)和衛(wèi)星振蕩器的相位初值是不知道的,起始?xì)v元的相位整數(shù)也是不知道的,即整周模糊度,只能在數(shù)據(jù)處理中作為參數(shù)解算。相位觀測(cè)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(duì)定位、并有一段連續(xù)觀測(cè)值時(shí)才能使用相位觀測(cè)值,而要達(dá)到優(yōu)于米級(jí)的定位 精度也只能采用相位觀測(cè)值。
按定位方式,GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對(duì)定位(差分定位)。單點(diǎn)定位就是根據(jù)一臺(tái)接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定接收機(jī)位置的方式,它只能采用偽距觀測(cè)量,可用于車(chē)船等的概略導(dǎo)航定位。相對(duì)定位(差分定位)是根據(jù)兩臺(tái)以上接收機(jī)的觀測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)確定觀測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位置的方法,它既可采用偽距觀測(cè)量也可采用相位觀測(cè)量,大地測(cè)量或工程測(cè)量均應(yīng)采用相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位。
在GPS觀測(cè)量中包含了衛(wèi)星和接收機(jī)的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應(yīng)等誤差,在定位計(jì)算時(shí)還要受到衛(wèi)星廣播星歷誤差的影響,在進(jìn)行相對(duì)定位時(shí)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(jī)可以根據(jù)兩個(gè)頻率的觀測(cè)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(jī)間距離較遠(yuǎn)時(shí)(大氣有明顯差別),應(yīng)選用雙頻接收機(jī)。
在定位觀測(cè)時(shí),若接收機(jī)相對(duì)于地球表面運(yùn)動(dòng),則稱(chēng)為動(dòng)態(tài)定位,如用于車(chē)船等概略導(dǎo)航定位的精度為30一100米的偽距單點(diǎn)定位,或用于城市車(chē)輛導(dǎo)航定位的米級(jí)精度的偽距差分定位,或用于測(cè)量放樣等的厘米級(jí) 的相位差分定位(RTK),實(shí)時(shí)差分定位需要數(shù)據(jù)鏈將 兩個(gè)或多個(gè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)揭黄鹩?jì)算。 在定位觀測(cè)時(shí),若接收機(jī)相對(duì)于地球表面靜止,則稱(chēng)為靜態(tài)定位,在進(jìn)行控制網(wǎng)觀測(cè)時(shí),一般均采用這種 方式由幾臺(tái)接收機(jī)同時(shí)觀測(cè),它能最太限度地發(fā)揮GPS的定位精度,專(zhuān)用于 這種目的的接收機(jī)被稱(chēng)為大地型接 收機(jī),是接收機(jī)中性能最好的一類(lèi)。目前,GPS已經(jīng)能 夠達(dá)到地殼形變觀測(cè)的精度要求,IGS的常年觀測(cè)臺(tái)站已經(jīng)能構(gòu)成毫米級(jí)的全球坐標(biāo)框架。
GPS定位跟蹤器的工作原理
GPS系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星組成,地球上的任何一點(diǎn),都能收到至少4顆,至多9顆衛(wèi)星的信號(hào)。
對(duì)于導(dǎo)航定位來(lái)說(shuō),GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷,是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作,以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行,都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間,求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星,衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶(hù)設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。
GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是:能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào),并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行,對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理,以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線(xiàn)的傳播時(shí)間,解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文,實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置,位置,甚至三維速度和時(shí)間。
GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào),是一種可供無(wú)數(shù)用戶(hù)共享的信息資源。對(duì)于陸地、海洋和空間的廣大用戶(hù),只要用戶(hù)擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備,即GPS信號(hào)接收機(jī)??梢栽谌魏螘r(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。根據(jù)使用目的的不同,用戶(hù)要求的GPS信號(hào)接收機(jī)也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī),產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來(lái)分類(lèi)。
靜態(tài)定位中,GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中固定不變,接收機(jī)高精度地測(cè)量GPS信號(hào)的傳播時(shí)間,利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置,解算出接收機(jī)天線(xiàn)所在位置的三維坐標(biāo)。而動(dòng)態(tài)定位則是用GPS接收機(jī)測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡。GPS信號(hào)接收機(jī)所位于的運(yùn)動(dòng)物體叫做載體(如航行中的船艦,空中的飛機(jī),行走的車(chē)輛等)。載體上的GPS接收機(jī)天線(xiàn)在跟蹤GPS衛(wèi)星的過(guò)程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng),接收機(jī)用GPS信號(hào)實(shí)時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)(瞬間三維位置和三維速度)。
接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包,構(gòu)成完整的GPS用戶(hù)設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線(xiàn)單元和接收單元兩大部分。對(duì)于測(cè)地型接收機(jī)來(lái)說(shuō),兩個(gè)單元一般分成兩個(gè)獨(dú)立的部件,觀測(cè)時(shí)將天線(xiàn)單元安置在測(cè)站上,接收單元置于測(cè)站附近的適當(dāng)?shù)胤?,用電纜線(xiàn)將兩者連接成一個(gè)整機(jī)。也有的將天線(xiàn)單元和接收單元制作成一個(gè)整體,觀測(cè)時(shí)將其安置在測(cè)站點(diǎn)上。
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( 發(fā)表人:李倩 )
