北斗/GPS导航定位应用技术系列问答（二）

2024-02-29 15:42:03 732

GPS gloabal Positioning System,主要分三大块，地面控制站、卫星、接收机。

主控制站，在科罗拉多。三个地面天线，五个监测站，分布在全球。主要是收集数据，计算导航信息，诊断系统状态，调度卫星这些杂事。

卫星，有 27 颗，距离地面 20200 公里。27 颗卫星有 24 颗运行，3 颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。卫星发射两种信号：L1 和 L2。L1:1575.42MHZ, L2:1227.60MHZ。卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟，计划未来用氢原子钟，比我的手表准。

接收机，袖珍式、背负式、车载、船载、机载等等。一般常见的手持机接收 L1 信号，还有双频的接收机，做精密定位用的。

关于 GPS 接收机

GPS 现在一般都是 12 通道的，可以同时接收 12 颗卫星。早期的型号，比如 GARMIN 45C 就是 8 通道。GPS接收机收到 3 颗卫星的信号可以输出 2D（就是 2 维）数据，只有经纬度，没有高度，如果收到 4 颗以上的卫星，就输出 3D 数据，可以提供海拔高度。但是因为地球自己的问题，不是太标准的圆，所以高度数据有一些误差。现在有些 GPS 接收机内置了气压表，比如 etrex 的 SUMMIT 和 VISTA，这些机器根据两个渠道得到的高度数据综合出最终的海拔高度，应该比较准确了。

GPS 接收机的第一次开机，或者开机距离里上次关机地点超过 800KM 以上，因为接收机里存储的星历都对不上了，所以要在接收机上重新定位。

GPS 接收机的使用要在开阔的可见天空下，所以，屋里就不能用了。手持 GPS 的精度一般是误差在 10 米左右，就是说一条路能看出走左边还是右边。精度主要依赖于卫星的信号接收，和可接收信号的卫星在天空的分布情况，如果几颗卫星分布的比较分散，GPS 接收机提供的定位精度就会比较高。

定位精度

谈到定位精度，就得说说 SA 和 AS。什么是 SA，AS 呢？ GPS 的信号有两种 C/A 码，P 码。

C/A 码的误差是 29.3m 到 2.93 米。一般的接收机利用 C/A 码计算定位。

俄罗斯有自己的卫星定位系统，全球导航卫星系统(GLObal NAvigation Satellite System)。欧洲也要发展自己的定位系统 NAVSAT。中国也有自己的卫星定位，叫北斗，是双星系统，只能定位自己国家和附近的地区，而且目前只用于军方。

GPS 的设置

GPS 拿到手，如果是新机器要定位，已经提到了。另外，还有一些设置，常用的有坐标系、地图基准、参考方位、公制/英制、数据接口格式什么的。

坐标系：常用的是 LAT/LON 和 UTM。LAT/LON 就是经纬度表示，UTM 在这里就不管他了。

地图基准：一般用 WGS84。

参考方位：实际上有两个北，磁北和真北呀（简称 CB 和 ZBY）。指南针指的北就是磁北，北斗星指的北就是真北。两者在不同地区相差的角度不一样的，地图上的北是真北。

公制/英制：自选。

数据接口格式：这得细谈谈。GPS 可以输出实时定位数据让其他的设备使用，这就牵扯到了数据交换协议。几乎现在所有的 GPS 接收机都遵循象 GARMIN，自己有一个 mapsource 软件，为了不让其他品牌的 GPS 使用该软件，就设计了私有的 GARMIN协议，只有 GARMIN 的机器才能输出这种数据，而 MAPSOURCE 只能接收 GARMIN 协议，这样一来 MAPSOURCE就只能让 GARMIN 的机器使用！

经纬度的表示

再讲讲数据表示。一般从 GPS 得到的数据是经纬度。经纬度有多种表示方法。

1.）ddd.ddddd，度.度的十进制小数部分（5 位）

2.）ddd.mm.mmm，度.分.分的十进制小数部分（3 位）

3.) ddd.mm.ss, 度.分.秒

不是所有的 GPS 都有这几种显示， GPS315 只能选择第二种和第三种

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在 LAT/LON 坐标系里，纬度是平均分配的，从南极到北极一共 180 个纬度。地球直径 12756KM，周长就是12756*PI，一个纬度是 12756×PI /360 = 111.133 KM (不精确)。

经度就不是这样，只有在纬度为零的时候，就是在赤道上，一个经度之间的距离是 111.319KM，经线随着纬度的增加，距离越来越近，最后交汇于南北极。大家想想，没错吧。所以经度的单位距离和确定经度所在的纬度是密切相关的，简单的公式是：

经度 1°长度=111.413cosφ，在纬度φ处。（公式不精确）

例：北京的经度 119 度，纬度 40 度。单位经度，单位纬度各是多少？

答：单位纬度 111.133KM 单位经度 111.413×COS 40 = 85.347KM

关于金航标：
深圳市金航标电子有限公司，是国家高新技术企业，“中国卫星导航定位协会”、“中国信息产业商会”、“广东省连接器协会”会员。金航标（www.kinghelm.com.cn）从事无线信号收发、电子信号连接器及互连系统产品的设计、制造、销售和技术服务十多年，技术团队来自清华大学和电子科技大学，吸纳优秀海归人才，深耕微波射频技术领域。“金航标，连接北斗”，从最初推出天线产品，包括北斗GPS双模天线、蓝牙、WiFi、Zigbee、NB-IoT、LORA、UWB、天线系列，及配套的射频转接线；现在产品拓展到板与线的各种连接器、板端座子、接插件、信号开关系列；及汽车摩托车线束，工业、医疗、科研用特种线材，非标定制品等三大系列。金航标的兄弟公司萨科微半导体产品销往世界各地，服务超一万家客户，产品有二极管三极管、功率器件、电源管理芯片三大系列。萨科微近年来还推出霍尔传感器、ADC、BMS新产品，与金航标电子一起为电子整机产品公司提供配套服务。