什麼是GPS導航系統?

1.有什麼用?

駕駛員不認路時可通過衛星定位,利用畫面及語音提示指引去往目的地。

2.優點:

·需要附近的加油站或餐飲住宿等信息時,可以查詢到周邊所需場所的位置,導航前往。

·即將駕駛到路口時,GPS會提前顯示前方路口哪條車道是直行車道、轉向車道等信息,可提前並線。

·可選最佳路徑,避免繞遠等浪費路程時間。GPS導航系統內設有路程最短、推薦道路、高速優先等模式設置,您可按需選擇。

·如今的GPS導航系統還設有實時路況功能,擁堵路面會實時顯示,提醒您避開擁堵路段。

·避免您因道路不熟而導致的違章罰款。有些導航在遇到公交車道、禁止掉頭、單行道路甚至測速路段等情況時會對您進行提示,避免違章。

·GPS是不易受天氣影響的,地面上的覆蓋率高達98百分比,快速高效應用范圍廣,且可擴展多種服務。

3.誤區:

·車載GPS無法做到精準定位,在位置和引導中可能存在小范圍的誤差,尤其是在立交橋等道路密集路段時,可能在判斷您在哪條道路時會有誤差。

·GPS功能也會失靈。在衛星信號無法覆蓋的地方,GPS無法準確的進行定位及其他功能的操作,如地下車庫等地方。

·GPS顯示信息不能與城市道路建設同步,如果導航地圖沒有新建道路信息,建議您及時更新。

·部分車型沒有衛星信號的地方GPS依然可以跟隨車輛轉向、行駛,這是GPS系統內置陀螺儀的作用,能夠對車輛位移進行操作,但準確率並不高。

·如今的GPS導航系統不一定全在中控大屏幕上顯示,有的車型可將簡化導航信息顯示在儀表或者HUD抬頭顯示上,甚至利用手機同步到車輛中來顯示。

·曾經的GPS導航系統需要光盤等外置儲存設備配合,如今車輛一般把地圖信息等儲存在車輛自帶的內置硬盤中。

·GPS導航系統可通過後期加裝實現,市場上可選擇的品牌種類繁多,您可按需選擇。

4.技術背景:

全球定位系統(英語:GlobalPositioningSystem,通常簡稱GPS),又稱全球衛星定
位系統。最初該系統由美國政府於1970年代開始進行研制並於1994年全面建成。使用者隻需
擁有GPS接收機即可使用該服務,無需另外付費。GPS信號分為民用的標準定位服務(SPS,
StandardPositioningService)和軍規的精確定位服務(PPS,PrecisePositioning
Service)兩類。由於SPS無須任何授權即可任意使用,原本美國因為擔心敵對國傢或組織會
利用SPS對美國發動攻擊,故在民用訊號中人為地加入選擇性誤差(即SA政策,Selective
Availability)以降低其精確度,使其最終定位精確度大概在100米左右;軍規的精度在十米以下。2000年以後,克林頓政府決定取消對民用訊號的幹擾。因此,現在民用GPS也可以
達到十米左右的定位精度。

除瞭美國的GPS系統外,目前正在運行的全球衛星定位系統俄羅斯的GLONASS系統和中華
人民共和國的北鬥衛星導航定位系統。而歐盟1999年初正式推出“伽利略”計劃,部署新一
代定位衛星。該方案由27顆運行衛星和3顆預備衛星組成,可以覆蓋全球,位置精度達幾米
,亦可與美國的GPS系統兼容,總投資額為35億歐元。目前已經發射三顆實驗衛星,未提供
服務。全球衛星導航系統國際委員會為聯合國的一個非正式機構。其目的是促進與民用衛星
定位、導航、正時和增值服務有關的問題及各種全球衛星導航系統的兼容性和互通性問題的
合作和發展。

5.工作原理:

GPS系統主要由空間星座部分、地面監控部分和用戶設備部分組成。

空間星座部分

GPS衛星星座由24顆衛星組成,其中21顆為工作衛星,3顆為備用衛星。24顆衛星均勻分
佈在6個軌道平面上,即每個軌道面上有4顆衛星。衛星軌道面相對於地球赤道面的軌道傾角
為55°,各軌道平面的升交點的赤經相差60°,一個軌道平面上的衛星比西邊相鄰軌道平面
上的相應衛星升交角距超前30°。這種佈局的目的是保證在全球任何地點、任何時刻至少可
以觀測到4顆衛星。

GPS衛星是由洛克菲爾國際公司空間部研制的,衛星重774kg,使用壽命為7年。衛星采
用蜂窩結構,主體呈柱形,直徑為1.5m。衛星兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板(
BLOCKI),全長5.33m接受日光面積為7.2m^2。對日定向系統控制兩翼電池帆板旋轉,使板
面始終對準太陽,為衛星不斷提供電力,並給三組15Ah鎳鎘電池充電,以保證衛星在地球陰
影部分能正常工作。在星體底部裝有12個單元的多波束定向天線,能發射張角大約為30度的
兩個L波段(19cm和24cm波)的信號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線,用於與地
面監控網的通信。此外衛星還裝有姿態控制系統和軌道控制系統,以便使衛星保持在適當的
高度和角度,準確對準衛星的可見地面。

由GPS系統的工作原理可知,星載時鐘的精確度越高,其定位精度也越高。早期試驗型
衛星采用由霍普金斯大學研制的石英振蕩器,相對頻率穩定度為10^{-11}/秒。誤差為14m。
1974年以後,GPS衛星采用銣原子鐘,相對頻率穩定度達到10^{-12}/秒,誤差8m。1977年,
BOKCKII型采用瞭馬斯頻率和時間系統公司研制的銫原子鐘後相對穩定頻率達到10^{-13}/
秒,誤差則降為2.9m。1981年,休斯公司研制的相對穩定頻率為10^{-14}/秒的氫原子鐘使
BLOCKIIR型衛星誤差僅為1m。

地面監控部分

地面監控部分主要由1個主控站(MasterControlStation,簡稱MCS)、4個地面天線
站(GroundAntenna)和6個監測站(MonitorStation)組成。

主控站位於美國科羅拉多州的謝裡佛爾空軍基地,是整個地面監控系統的管理中心和技
術中心。另外還有一個位於馬裡蘭州蓋茨堡的備用主控站,在發生緊急情況時啟用。

註入站目前有4個,分別位於南太平洋馬紹爾群島的瓜加林環礁,大西洋上英國屬地阿
森松島,英屬印度洋領地的迪戈加西亞島和位於美國本土科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯。
註入站的作用是把主控站計算得到的衛星星歷、導航電文等信息註入到相應的衛星。

註入站同時也是監測站,另外還有位於夏威夷和卡納維拉爾角2處監測站,故監測站目
前有6個。監測站的主要作用是采集GPS衛星數據和當地的環境數據,然後發送給主控站。

用戶設備部分

用戶設備主要為GPS接收機,主要作用是從GPS衛星收到信號並利用傳來的信息計算用戶
的三維位置及時間。

6.擴展閱讀:

更人性化的導航服務還有第三方機構提供的付費擴展服務,如:G-BOOK、ONSTAR等智能
人工在線駕駛助理,能夠通過語音為您進行目的地的協助設置,在尋找周邊道路時可為您語
音指引路線,駕駛中不必自己操作GPS系統,甚至在危急時能自動檢測並提供及時幫助,提
升您的駕駛安全性。

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