作者：杜宝军

    随着整个GPS市场的发展，导航产品在人们生活中的的应用范围越来越广，但事实上仍有一部分消费者对此类产品还不是很了解。今天笔者就将一些和GPS相关的概念和常用术语做了一个汇总，希望感兴趣的朋友看完后能对这个行业有初步的认识和了解。下面我们就先从GPS为何物开始吧。

    关于GPS

    它的中文翻译名为“全球定位系统”，由30颗覆盖全球的卫星组成，通过卫星的无线导航定位功能，可提供陆地、海洋、航空等实时性的导航、定位、定时甚至速度测量等功能。目前民用GPS导航发展的也是非常快，使用最多的属车载导航，可通过一个卫星接收系统和内置的地图结合，为用户提供从起始地到目的地的全程线路导航，内置的接收器接收GPS卫星信号以确定的位置坐标并与地图相匹配，并引导驾车者或徒步使用者到达目的地。　　

    全球定位系统共由三部分构成：

    1.地面控制部分，地面控制部分由一个主控站,5 个全球监测站和3 个地面控制站组成。监测站均配装有精密的铯钟和能够连续测量到所有可见卫星的接受机。监测站将取得的卫星观测数据,包括电离层和气象数据,经过初步处理后,传送到主控站。主控站从各监测站收集跟踪数据,计算出卫星的轨道和时钟参数,然后将结果送到3 个地面控制站。

    2.空间部分，GPS的空间部分是由24 颗工作卫星组成,它位于距地表20 200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。此外,还有4 颗有源备份卫星在轨运行。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图象。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

    3.用户装置部分，用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,即可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。

    全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2) 全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。

    GPS的基本定位原理：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

    经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的高新技术国际性产业。 目前已遍及国民经济各种部门，并开始逐步深入人们的日常生活。

    GPS的应用范围：

　　主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航。例如：

　　1.船舶远洋导航和进港引水

　　2.飞机航路引导和进场降落

　　3.汽车自主导航

　　4.地面车辆跟踪和城市智能交通管理

　　5.紧急救生

　　6.个人旅游及野外探险

　　7.个人通讯终端（与手机，PDA，电子地图等集成一体）

    了解完了一些大的概念我们再看看GPS产品一些相关的应用。在GPS全球定位系统，定位精度高、速度快，覆盖范围广等特点的基础上，用户不仅能够查询到自己所在位置，而且还能准确识别周边环境，提前选好行驶路线。而人们日常生活中常用的一些电子产品比如：手机、笔记本电脑、掌上电脑、商务通等均可通过安装相关设备和软件来实现导航功能。

    手持GPS

    手持式GPS，具备指南针、速度表、里程表、海拔表和计时器等功能。较适用与专业的登山及探险爱好者，它体积小巧，价格不菲。它的定位精度在5~10米，能实现定位、导航、查找附近地物、记录行走路线，还可以和电脑、掌上电脑组合起来使用。  

    车载GPS

    智能手机GPS

    智能手机GPS是手机、GPS、PDA掌上电脑三合一产品，可通过运营商网络进行实时数据更新。最快可在5秒内实现卫星定位，这是目前最快的定位速度。 在接收不到卫星信号，但有移动信号的情况下，该类手机会迅速转换搜索模式，链接电信运营商的后台，实现定位。只要能接收到手机信号，就可进行卫星定位。而且此类产品信号稳定性较好。   

    最后我们在来看看在使用GPS导航产品过程中能接触到的一些相关术语及概念，对它们有一个较深的理解和认识会更有助于大家对导航产品的认识和把握。

    1.坐标

    大部分GPS是以经/纬度(Lat/Long)的方式显示坐标，另外还有一些也可用Universal Transverse Mercator等坐标系统来显示，具体到消费者使用的产品，则取决产品本身的坐标系统。坐标的精度在Selective Availability打开时，GPS的水平精度在100-50米之间，具体数据由接受到卫星信号的多少和强弱而定，若根据GPS的指示则应该在大约一个足球场大小的面积内发现用户所指示的目标。
　 
    2.航点

    GPS产品内存中保存的一个点的坐标值。航点是GPS数据核心，它是构成“航线”的基础。标记航点是GPS主要功能之一，但是用户也可以从地图上读出一个地点的坐标，手工或通过计算机接口输入GPS，使之成为一个航点。一个航点可以将来用于GOTO功能的目标，也可以选进一条航线Route，作为一个支点。一般GPS能记录500个或以上的航点。
　　
    3.航线

  航线

　　航线是GPS内存中存储的一组数据，包括一个起点和一个终点的坐标，还可以包括若干中间点的坐标，每两个坐标点之间的线段叫一条"腿"。常见GPS能存储20条线路，每条线路30条"腿"。各坐标点可以从现有航点中选择，或是手工/计算机输入数值，输入的路点同时做为一个航点保存。实际上一条航线的所有点都是对某个航点的引用，比如在航点菜单下改变一个航点的名字或坐标，如果某条航线使用了它，用户会发现这条航线也发生了同样的变化。可以有一条航线是"活跃"的。“活跃”航线的路点是导向功能的目标 。

    4.前进方向

　　一般的GPS没有指北针的功能，静止不动时它是不知道方向的。但是一旦动了起来，它就能知道自己的运动方向。GPS每隔一秒更新一次当前地点信息，每一点的坐标和上一点的坐标一一比较，就可以知道前进的方向，但是这里请大家注意这并不是GPS头指的方向，因为它是不知道自己的脑袋和运动路线是成多少度角的。不同GPS关于前进方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前进方向，所以除非哟凝固用户已经走了一段并仍然在走直线，否则前进方向是不准确的，尤其是在拐弯的时候用户会看到通过GPD显示出来的数值在不停的变化。方向是以多少度显示的，这个度数是手表表盘朝上，12点指向北方，顺时针转的角度。有很多GPS还可以用指向罗盘和标尺的方式来显示这个角度。一般同时还显示前进平均速度，也是根据最近一段的位移和时间计算的。

    5.导向

    导向功能在以下条件下起作用：

    A.以设定"走向"目标。"走向"目标的设定可以按"走向"键，然后从列表中选择一个航点。以后"导向"功能将导向此航点 。
　
    B.目前有活跃航线。活跃航线一般在设置->航线菜单下设定。如果目前有活动航线，那么"导向"的点是航线中第一个路点，每到达一个路       点后，自动指到下一个路点。
 
    在“导向”页面上部都会标有当前导向路点名称。它是根据当前位置，计算出导向目标对你的方向角，以与"前进方向"相同的角度值显示。同时显示离目标的距离等信息。些GPS把前进方向和导向功能结合起来，只要用GPS的头指向前进方向，就会有一个指针箭头指向前进方向和目标方向的偏角，跟着这个箭头就能找到目标。
　　
    6.日出日落时间

　　大多数GPS能够显示当地的日出、日落时间，这对于用户计划出发/宿营时间时是很有用的。这个时间是GPS根据当地经度和日期计算得到的，是指平原地区的日出、日落时间，在山区因为有山脊遮挡，日照时间根据情况要早晚各少半个小时以上。GPS的时间是从卫星信号得到的格林尼制时间，在设置菜单里可以设置本地的时间偏移，对中国来说，一般情况下都应设 8小时，而且这个数值只与时间的显示有关。
　　
    7.航迹

    GPS每秒更新一次坐标信息，所以可以记载自己的运动轨迹。一般GPS能记录1024个以上足迹点，在一个专用页面上，以可调比例尺显示移动轨迹。足迹点的采样有自动和定时两种方式自动采样由GPS自动决定足迹点的采样方式，一般是只记录方向转折点，但是长距离直线行走时GPS是不记点；用户可以定时采样功能中提前规定采样时间间隔。在足迹线页面上可以清楚地看到自己足迹的水平投影。

    “足迹”线上的点都没有名字，不能单独引用，查看其坐标，主要用来画路线图和“回溯”功能。很多GPS有一种叫做“回溯”(Trace back)的功能，使用此功能时，它会把航迹转化为一条“路线”(ROUTE)，路点的选择是由GPS内部程序完成的一般是选用航迹上大的转折点。
　　
    同时，把此路线激活为活动路线，用户即可按导向功能原路返回。要注意的是回溯功能一般会把回溯路线放进某一默认路线(比如route0)中，看GPS的说明书，使用前要先检查此线路是否已有数据，若有，要先用拷贝功能复制到另一条空线路中去，以免覆盖。回溯路线上的各路点用系统默认的临时名字如"T001"之类，有的GPS定第二条回溯路线时会重用这些名字，这时即使用户已经把旧的路线做了拷贝，由于路点引用的名字被重用了，所以路线也会改变，不是原来那条回溯路线了。

    GPS产品的开机定位可分为冷启动、温启动和热启动三种情况：

    冷启动：以下几种情况开机均属冷启动。初次使用时；电池耗尽导致星历信息丢失时；关机状态下将接收机移动1000公里以上距离。

    温启动：距离上次定位的时间超过两个小时的启动。

    热启动：距离上次定位的时间小于两个小时的启动。

    结语: 

    由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。而今天笔者收集的这些相关GPS产品及使用的概念，希望能帮助大家对此类产品有一个初步的认识和了解。