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GPS原理
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轉貼自http://www.mapking.com/b5/index/gps.cfm.htm

GPS原理

目前全球有 2 套 GPS (Global Positioning System) 全球定位系统人造卫星,分别由美国及俄罗斯拥有,全球大多数用户都是使用美国的系统。
GPS 人造卫星定位技术,原只是在军事上使用,现在已扩展至民用,提供国际民航、海事、救援等服务。在民航 上看到电视不时显示时速,方向、地图、距 目的地等报告,便是 GPS 的应用。
依 国际协议,美国国防部需发射至少 24 个人造卫星及维持系统的运作,系统由 6 个圆环型轨道围着地球及地面控制站组成,每一轨道有至少 4 个 GPS 人造卫星,由于卫星会老化,美国国防部一直有增加卫星数目。国际协议规定 GPS 人造卫星部份功能必须免费开放民用,但美国国防部已经宣布为其本国利益,可以在没有预警下关闭局部地区 (如战区) 的民用服务。
请注意 GPS 卫星是「非定位卫星」,假设你拿着 GPS 接收器站着不动,GPS卫星会不停地在轨道上运行而转变 你的相对位置。所以你的 GPS 接收器常收到不同的卫星编号。我们家中的电视卫星是「定位卫星」即是 地球同步转动,例如在南中国海上空的卫星停留在南中国海上空同一位置,你只要把电视天线固定面向卫星,便可以收到电视讯号。
GPS 接收器定位方法,是要可以直射收到 4 个或以上卫星,用讯号反射来回时间计算。另外,还有一些其它定位方法,例如日本政府在主要城市道路增加修补的定位讯号,但这是重大的政府投资,以目前港府的财力,短期内都不会有具 计划。亦可以用 械加电子方法量度车辆行驶时的 动资料补足,但车主就要特别投资在这 系统上。
正 使用 GPS 接收器,可以减少接收干 ,例如GPS 不能在室内、停车场、天桥底应用,因为根本不能收到卫星直射的讯号。在汽车内,应使用有长天线的 GPS,并把天线用磁石置在汽车外,不应使用没有延长天线的型号。在香港 90% 以上地方都可以接收成功,但如在湾仔道及皇后大道中部份路段,因为路如蛇一般弯曲,而且四周都是高楼大厦,严重阻挡电波,会常常收不到讯号。但同样在市中心,弥敦道、佐敦道、窝打老道、亚皆老街等,因为是一条很直的大道,不会受到两旁高楼大厦的遮挡,所以接收讯号都没有问题。
为何要使用 4 个卫星﹖ 用最简单的说法,是因为定位要由数个卫星和你的相对位置决定,用接收讯号方程式包括时间/卫星轨迹/距 计算。有如几何学用圆弧相交求交叉点般。在平面几何上,2 个圆弧相交于 2 点,要知道那一点正 便要量度 第 3 个点的距 (即第 3 个圆弧)﹔所以平面几何上用到 3 点距 便可定位。在立 的情形下,多了高度,便要利用第 4 个卫星了。
当卫星刚好在你的 GPS 上,距 最近,讯号最强,为何又不是最好的呢﹖ 因为定位是要由数个卫星和你的相对位置决定,当几个圆的中心十分接近,则交点便不准 (见图)。这 误差,可以由 GPS 系统的内置方程式计算。称为 GDOP (Geometric Dilution of Precision),例如GDOP 4m是指卫星 你的相对位置有 4 米误差。
一些不正 的GPS测试报告,主要是没把GPS妥善安装,例如进行行车测试时却把天线放在车内、或写成在公园东面收到,在西面收不到定位等。其实在公园东面收到定位,可能在 5 分钟后会收不到,反过来说,西面现在收不到,在下一秒却可能收到讯号﹔因有些 GPS 出 用省电设定,每数秒或 10 秒始更新一次、所以可能会出现以上所述的情况。因此使用者必须正 安装和了解 GPS 的功能和局限。

2008-09-22 20:55:21
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