【導(dǎo)讀】GPS導(dǎo)航基礎(chǔ)應(yīng)用知識大全。主要分三大塊，地面的控制站、天上。先說說設(shè)備，衛(wèi)星是美國準(zhǔn)備好的，至于主控站，當(dāng)然在老美的本土了，在科羅拉多。個(gè)地面天線，五個(gè)監(jiān)測站，分布在全球。主要是收集數(shù)據(jù)，計(jì)算導(dǎo)航信息，診斷系統(tǒng)狀態(tài)，調(diào)。度衛(wèi)星這些雜事。27顆衛(wèi)星有24顆運(yùn)行，3顆備。這些衛(wèi)星已經(jīng)更新了三代五種型號。衛(wèi)星發(fā)射兩種信號：L1和L2。衛(wèi)星上的時(shí)鐘采用銫原子鐘或銣原子鐘，計(jì)劃未來用氫原子鐘。持機(jī)接收L1信號，還有雙頻的接收機(jī)，做精密定位用的。GPS現(xiàn)在一般都是12通道的，可以同時(shí)接收12顆衛(wèi)星。GPS接收機(jī)的使用要在開闊的可見天空下，所以，屋里就不能用了。手持GPS的精度一般。P碼的誤差為C/A碼的十分之一。系統(tǒng)，只能定位自己國家和附近的地區(qū)，而且目前只用于軍方。如HOLUX236、HAICOM新款的藍(lán)牙GPS、環(huán)天338、麗臺。據(jù)稱該產(chǎn)品與同類產(chǎn)品相比可減少20%的尺寸，并使成本降。顆），人員、車輛、上下坡、姿態(tài)發(fā)生變化時(shí)、飛機(jī)、船舶星歷狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)仍能繼續(xù)定位。

　　

【正文】 的 L1 C/A信號低 。功率較低的問題將由現(xiàn)代的多相關(guān)器技術(shù)加以克服，以便迅速捕獲很微弱的信號。 GPS衛(wèi)星發(fā)射的信號必須現(xiàn)代化，同時(shí)又要保持向后兼容性。組合的民用信號與軍用信號必須放在現(xiàn)有頻帶中，而且具有足夠的隔離，以防互相干涉。美國決定將 C/A碼信號放在 L1頻帶和新的 L2頻帶的中部，供民用使用，而保留 Y碼信號。 M碼將采用一種裂譜調(diào)制法，它把其大部分功率放在靠近分配給它的頻帶的邊緣處?？垢蓴_能力主要來自不干涉 C/A碼或 Y碼接收機(jī)的強(qiáng)大的發(fā)射功率。 M碼信號的保密設(shè)計(jì)基于下一代密碼技術(shù)和新的密鑰結(jié)構(gòu)。為進(jìn)一步分離軍用和民用碼，衛(wèi)星對于 M碼將具有單獨(dú)的射頻鏈路和天線孔徑。當(dāng)衛(wèi)星能工作時(shí)，每顆衛(wèi)星可能在每個(gè)載波 13 頻率上發(fā)射兩個(gè)不同的 M碼信號。即使由同一顆衛(wèi)星以同一載波頻率發(fā)射，信號將在載波、擴(kuò)散碼、數(shù)據(jù)信息等方面不同。 M碼的調(diào)制將采用二進(jìn)制偏置載波（ BOC）信號，其子載波頻率為 ，擴(kuò)碼率為每秒 ，故稱為 BOC（ ， ）調(diào)制，簡稱 BOC（ 10， 5）。因?yàn)?BOC（ 10，5）調(diào)制與 Y和 C/A碼信號相分離，故可以較大的功率發(fā)射，而不降低 Y或 C/A碼接收機(jī)的性能。BOC（ 10， 5）對于針對 C/A碼信號的干擾不敏感，而且與用來擴(kuò)展調(diào)制的二進(jìn)制序列的結(jié)構(gòu)難以分辨。 L5 將位于 960～ 1215兆赫頻段，而地面測距儀 /塔康（ DME/TACAN）導(dǎo)航臺和軍用數(shù)據(jù)鏈（ Link 16）已大量使用這個(gè)頻段，但這只會對歐洲中部和美國高空飛行的飛機(jī)產(chǎn)生干擾。美國計(jì)劃對在 L5177。9 兆赫以內(nèi)的 DME頻率進(jìn)行重新分配，以便 L5信號在美國的所有高度都能良好地接收。 一些新的抗干擾技術(shù) 由 于 GPS衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航信號比較微弱，而且以固定的頻率發(fā)射，因此軍用 GPS接收機(jī)很容易受到敵方的干擾。 美國國防預(yù)研計(jì)劃局（ DARPA）正在發(fā)展一種新的抗干擾方法，采用戰(zhàn)場上空的無人機(jī)來創(chuàng)造偽 GPS星座，使其信號功率超過敵方干擾信號的功率。 所謂偽衛(wèi)星，就是將 GPS導(dǎo)航信號發(fā)射機(jī)裝在飛機(jī)或地面上，頂替 GPS衛(wèi)星來進(jìn)行導(dǎo)航。DARPA用無人機(jī)做偽衛(wèi)星的研究，稱為 GPX偽衛(wèi)星概念，旨在使己方的部隊(duì)在受干擾的戰(zhàn)場環(huán)境中具有精確的導(dǎo)航能力。其方法是由飛行中無人機(jī)上的 4顆偽衛(wèi)星廣播大功率信號，這樣在戰(zhàn)場區(qū)域 上空產(chǎn)生一個(gè)人工 GPS星座。 4架 獵人 無人機(jī)就可覆蓋 300千米見方的戰(zhàn)區(qū)。 只要對現(xiàn)有 GPS接收機(jī)的軟件作些改變就可使用偽衛(wèi)星發(fā)射的信號。當(dāng)用實(shí)際 GPS星座導(dǎo)航時(shí)，接收機(jī)開始需要知道衛(wèi)星位置，即星歷的情況，故偽衛(wèi)星概念面臨的挑戰(zhàn)是采用可用的低數(shù)據(jù)率信息把 4顆運(yùn)動的偽衛(wèi)星的位置告訴接收機(jī)。因此， DARPA和柯林斯公司設(shè)計(jì)人員的關(guān)鍵任務(wù)是在可用的 50比特 /秒信息中發(fā)送偽衛(wèi)星星歷。無人機(jī)的穩(wěn)定性相當(dāng)好，不會像戰(zhàn)斗機(jī)那樣機(jī)動；但任何運(yùn)動都會使位置有點(diǎn)不確定。因而與采用衛(wèi)星星座的導(dǎo)航比較，其定位總誤差將增長約 20%。 DAPRA已用在 7500米高度上的公務(wù)機(jī)上以及約 3000米高度上的 獵人 無人機(jī)上試驗(yàn)了單顆偽衛(wèi)星，導(dǎo)航精度從采用真衛(wèi)星時(shí)的 。 當(dāng)然，偽衛(wèi)星不一定要全部機(jī)載，也可采用地面和機(jī)載發(fā)射機(jī)混合的方案。將某些偽衛(wèi)星設(shè)在地面上的缺點(diǎn)是減少了覆蓋范圍，但提高了導(dǎo)航精度。為了克服干擾，偽衛(wèi)星可發(fā)射 100瓦信號，使地面接收機(jī)處的信號強(qiáng)度比來自衛(wèi)星的信號強(qiáng)度增加 45分貝。 諾斯羅普 178。 格魯門公司正在研制可提供 30～ 40 分貝抗干擾改進(jìn)的 GPS接收機(jī)。這種稱為 反干擾自主完整性監(jiān)控外推 的 抗干擾方法將由慣性導(dǎo)航和 GPS接收機(jī)在載波相位級進(jìn)行全耦合來實(shí)現(xiàn)。全耦合濾波器將減小 GPS跟蹤回路的帶寬，從而減少干擾信號進(jìn)入 GPS接收機(jī)的機(jī)會。 14 柯林斯公司和洛克希德 178。 馬丁公司聯(lián)合為 JASSM空面導(dǎo)彈研制的 GSTAR高反干擾 GPS接收機(jī)采用了調(diào)零和波束操縱的方法。該接收機(jī)重 ，采用了一個(gè)空間時(shí)間適配器，適配器探測出一個(gè)威脅，便將其信號調(diào)到零，并在發(fā)射導(dǎo)航信號的衛(wèi)星方向增加增益。 這種反干擾技術(shù)以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)，故稱為數(shù)字波束成形器，它比常規(guī)的模擬調(diào)零法更為精確，同時(shí)可將接收機(jī)的波束調(diào) 整到朝向可用的導(dǎo)航衛(wèi)星。數(shù)字信號處理可通過動態(tài)移動零位來抵消噪聲，增加增益，并通過一個(gè) 6元天線陣來操縱波束。 民用 GPS接收機(jī)也有抗干擾的問題，但民用 GPS接收機(jī)用戶更關(guān)心非故意干擾。非故意干擾基本上為寬波段類型，與干擾機(jī)將其功率集中于 GPS頻率不同。與軟件有密切關(guān)系的數(shù)字信號處理方法，在對付寬波段干擾方面是很理想的。 美國 ElectroRadiation（ ERI）公司指出，常規(guī)抗干擾方法的是采用相控陣天線組成的零位操縱天線，這不僅要增加重量，且成本較高，而在接收機(jī)上實(shí)現(xiàn)的抗干擾技術(shù)通常只有有 限的干擾剔除能力或者是專為對付某種干擾而特地設(shè)計(jì)的抗干擾能力。 這家公司已研制出能有效地對付所有已知類型干擾的一種干擾抑制裝置（ ISU），它不需要昂貴和笨重的天線，可以低成本、高效的方式加裝到新的和現(xiàn)有的 GPS接收機(jī)中，既適合軍用，也適合民用。 這種干擾抑制裝置包括補(bǔ)釘天線以及可插入任何 GPS接收機(jī)天線接口的電子裝置，用來抑制寬帶噪聲和窄帶干擾。它使 GPS接收機(jī)增加 20分貝的抗寬帶噪聲能力和 35分貝的抗窄帶干擾能力。 關(guān)于 GPS的漂移 ： 早先的 GPS由于收星能力比較弱，總是會發(fā)生斷訊 ，尤其在城市中用做導(dǎo)航的時(shí)候，給出行造成很多不便。后來開發(fā)的一些民用 GPS芯片，將信號不夠強(qiáng)的 GPS信號也收入，這樣就造成了漂移的現(xiàn)象。但是如果在同樣的情況下，較早的 GPS產(chǎn)品即會完全斷訊，直到可以找到信號夠強(qiáng)的衛(wèi)星才開始接受。所以這是一個(gè)比較矛盾的選擇，但是隨著軟件和硬件的不斷開發(fā)升級，相信這種情況會越來越少。 訊號會飄是 Xtrac技術(shù)的 GPS最常發(fā)生的問題 (高感度的 GPS大多是使用 Xtrac技術(shù)，GM270u就是 )，因?yàn)樗抢梅糯笪⑷跣盘柤右赃\(yùn)算來定位的，而衛(wèi)星信號時(shí)刻都在改變，所以 GPS不斷 的運(yùn)算以修正誤差，當(dāng)所收訊號前后差異極大的時(shí)候，就會看到 飄移 的現(xiàn)象。導(dǎo)航軟體是單純接收 GPS所傳來的信號，將定位信號顯現(xiàn)在螢?zāi)簧?，所以跟信號飄移無關(guān)，純粹是 GPS的接收定位誤差。 GPS衛(wèi)號有５～２５公尺的誤差，當(dāng)然地圖軟體鎖路程式設(shè)計(jì)也有關(guān)，但接收機(jī)因素比較大些吧。 GPS使用的座標(biāo)系統(tǒng)和電子地圖的座標(biāo)系統(tǒng)是否相同呢（很少發(fā)生） gps的冷啟動、溫啟動、熱啟動 15 GPS開機(jī)定位分為冷啟動、溫啟動和熱啟動三種： 冷啟動：以下幾種情況開機(jī)均屬冷啟動。初次使用時(shí)；電池耗盡導(dǎo)致 星歷信息丟失時(shí)；關(guān)機(jī)狀態(tài)下將接收機(jī)移動 1000公里以上距離。 溫啟動：距離上次定位的時(shí)間超過兩個(gè)小時(shí)的啟動。 熱啟動：距離上次定位的時(shí)間小于兩個(gè)小時(shí)的啟動。 有時(shí)候如果機(jī)器有軟件問題，需要進(jìn)行冷啟動，冷啟動可以使用 gpsviewer 進(jìn)行。