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GPS导航系统

别名:GPS

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有什么用?

       驾驶员不认路时可通过卫星定位,利用画面及语音提示指引去往目的地。

GPS导航系统

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优点:

·需要附近的加油站或餐饮住宿等信息时,可以查询到周边所需场所的位置,导航前往。

·即将驾驶到路口时,GPS会提前显示前方路口哪条车道是直行车道、转向车道等信息,可提前并线。

·可选最佳路径,避免绕远等浪费路程时间。GPS导航系统内设有路程最短、推荐道路、高速优先等模式设置,您可按需选择。

·如今的GPS导航系统还设有实时路况功能,拥堵路面会实时显示,提醒您避开拥堵路段。

·避免您因道路不熟而导致的违章罚款。有些导航在遇到公交车道、禁止掉头、单行道路甚至测速路段等情况时会对您进行提示,避免违章。

·GPS是不易受天气影响的,地面上的覆盖率高达98%,快速高效应用范围广,且可扩展多种服务。

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误区:

·车载GPS无法做到精准定位,在位置和引导中可能存在小范围的误差,尤其是在立交桥等道路密集路段时,可能在判断您在哪条道路时会有误差。

·GPS功能也会失灵。在卫星信号无法覆盖的地方,GPS无法准确的进行定位及其他功能的操作,如地下车库等地方。

·GPS显示信息不能与城市道路建设同步,如果导航地图没有新建道路信息,建议您及时更新。

·部分车型没有卫星信号的地方GPS依然可以跟随车辆转向、行驶,这是GPS系统内置陀螺仪的作用,能够对车辆位移进行操作,但准确率并不高。

·如今的GPS导航系统不一定全在中控大屏幕上显示,有的车型可将简化导航信息显示在仪表或者HUD抬头显示上,甚至利用手机同步到车辆中来显示。

GPS导航系统

·曾经的GPS导航系统需要光盘等外置储存设备配合,如今车辆一般把地图信息等储存在车辆自带的内置硬盘中。

·GPS导航系统可通过后期加装实现,市场上可选择的品牌种类繁多,您可按需选择。

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技术背景:

       全球定位系统(英语:Global Positioning System,通常简称GPS),又称全球卫星定 位系统。最初该系统由美国政府于1970年代开始进行研制并于1994年全面建成。使用者只需 拥有GPS接收机即可使用该服务,无需另外付费。GPS信号分为民用的标准定位服务(SPS, Standard Positioning Service)和军规的精确定位服务(PPS,Precise Positioning  Service)两类。由于SPS无须任何授权即可任意使用,原本美国因为担心敌对国家或组织会 利用SPS对美国发动攻击,故在民用讯号中人为地加入选择性误差(即SA政策,Selective  Availability)以降低其精确度,使其最终定位精确度大概在100米左右;军规的精度在十米以下。2000年以后,克林顿政府决定取消对民用讯号的干扰。因此,现在民用GPS也可以 达到十米左右的定位精度。     

       除了美国的GPS系统外,目前正在运行的全球卫星定位系统俄罗斯的GLONASS系统和中华 人民共和国的北斗卫星导航定位系统。而欧盟1999年初正式推出“伽利略”计划,部署新一 代定位卫星。该方案由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成,可以覆盖全球,位置精度达几米 ,亦可与美国的GPS系统兼容,总投资额为35亿欧元。目前已经发射三颗实验卫星,未提供 服务。全球卫星导航系统国际委员会为联合国的一个非正式机构。其目的是促进与民用卫星 定位、导航、正时和增值服务有关的问题及各种全球卫星导航系统的兼容性和互通性问题的 合作和发展。

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工作原理:

       GPS系统主要由空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分组成。

空间星座部分

       GPS卫星星座由24颗卫星组成,其中21颗为工作卫星,3颗为备用卫星。24颗卫星均匀分 布在6个轨道平面上,即每个轨道面上有4颗卫星。卫星轨道面相对于地球赤道面的轨道倾角 为55°,各轨道平面的升交点的赤经相差60°,一个轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面 上的相应卫星升交角距超前30°。这种布局的目的是保证在全球任何地点、任何时刻至少可 以观测到4颗卫星。

       GPS卫星是由洛克菲尔国际公司空间部研制的,卫星重774kg,使用寿命为7年。卫星采 用蜂窝结构,主体呈柱形,直径为1.5m。卫星两侧装有两块双叶对日定向太阳能电池帆板( BLOCK I),全长5.33m接受日光面积为7.2m^2。对日定向系统控制两翼电池帆板旋转,使板 面始终对准太阳,为卫星不断提供电力,并给三组15Ah镍镉电池充电,以保证卫星在地球阴 影部分能正常工作。在星体底部装有12个单元的多波束定向天线,能发射张角大约为30度的 两个L波段(19cm和24cm波)的信号。在星体的两端面上装有全向遥测遥控天线,用于与地 面监控网的通信。此外卫星还装有姿态控制系统和轨道控制系统,以便使卫星保持在适当的 高度和角度,准确对准卫星的可见地面。

       由GPS系统的工作原理可知,星载时钟的精确度越高,其定位精度也越高。早期试验型 卫星采用由霍普金斯大学研制的石英振荡器,相对频率稳定度为10^{-11}/秒。误差为14m。 1974年以后,GPS卫星采用铷原子钟,相对频率稳定度达到10^{-12}/秒,误差8m。1977年, BOKCK II型采用了马斯频率和时间系统公司研制的铯原子钟后相对稳定频率达到10^{-13}/ 秒,误差则降为2.9m。1981年,休斯公司研制的相对稳定频率为10^{-14}/秒的氢原子钟使 BLOCK IIR型卫星误差仅为1m。

地面监控部分

       地面监控部分主要由1个主控站(Master Control Station,简称MCS)、4个地面天线 站(Ground Antenna)和6个监测站(Monitor Station)组成。

       主控站位于美国科罗拉多州的谢里佛尔空军基地,是整个地面监控系统的管理中心和技 术中心。另外还有一个位于马里兰州盖茨堡的备用主控站,在发生紧急情况时启用。

       注入站目前有4个,分别位于南太平洋马绍尔群岛的瓜加林环礁,大西洋上英国属地阿 森松岛,英属印度洋领地的迪戈加西亚岛和位于美国本土科罗拉多州的科罗拉多斯普林斯。 注入站的作用是把主控站计算得到的卫星星历、导航电文等信息注入到相应的卫星。

       注入站同时也是监测站,另外还有位于夏威夷和卡纳维拉尔角2处监测站,故监测站目 前有6个。监测站的主要作用是采集GPS卫星数据和当地的环境数据,然后发送给主控站。

用户设备部分

       用户设备主要为GPS接收机,主要作用是从GPS卫星收到信号并利用传来的信息计算用户 的三维位置及时间。

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扩展阅读:

GPS导航系统

       更人性化的导航服务还有第三方机构提供的付费扩展服务,如:G-BOOK、ONSTAR等智能 人工在线驾驶助理,能够通过语音为您进行目的地的协助设置,在寻找周边道路时可为您语 音指引路线,驾驶中不必自己操作GPS系统,甚至在危急时能自动检测并提供及时帮助,提 升您的驾驶安全性。

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  • 最近更新:2015-03-13
  • 创建者:成宇
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