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GPS全球定位系统的性能指标


一. 卫星轨迹
  这里有24颗GPS卫星沿六条轨道绕地球运行(每四颗一组),一般不会有超过12个卫星在地球的同一边,大多数GPS接收器可以追踪8~12颗卫星。计算LAT/LONG(2维)坐标至少需要3颗卫星。再加一颗就可以计算3维坐标。对于一个给定的位置,GPS接收器知道在此时哪些卫星在附近,因为它不停地接收从卫星发来的更新信号。

二. 并行通道
  一些消费类GPS设备有2~5条并行通道接收卫星信号。因为最多可能有12颗卫星是可见的(平均值是8),这意味着GPS接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息。
  市面上的GPS接收器大多数是12并行通道型的,这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息,12通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息,而且在森林地区可以有更好的接收效果。一般12通道接收器不需要外置天线,除非你是在封闭的空间中,如船舱、车厢中。

三. 定位时间
  这是指你重启动你的GPS接收器时,它确定现在位置所需的时间。对于12通道接收器,如果你在最后一次定位位置的附近,冷启动时的定位时间一般为3~5分钟,热启动时为15~30秒,而对于2通道接收器,冷启动时大多超过15 分钟,热启动时为2~5分钟。

四. 定位精度
  大多数GPS接收器的水平位置定位精度在20m~30m左右,但这只是在SA没有开启的情况下,有些GPS接收器声称它们可以达到这个精度,但是往往有一个小小的标签附在后面:"在SA关闭时"。
  你可能会发现,大多数GPS生产商不怎么提及"高度"的精度,因为这是GPS设备中精度最没有保证的方面。据我所知,几乎所有的GPS设备(除非那些专为航海定制的在海拔为0的海平面上使用的设备)在4颗卫星可见的情况下,可以定位高度,但是偏差可能达到3倍。
  30m的精度意味着什么?这意味着,当SA关闭时,从统计的角度讲,你的平面定位的位置距离你的实际位置在3 0m之内的概率是95%。GPS接收器工作时是依靠卫星信号到达GPS接收器的时间来定位的(时间X光速=距离)。对于高度读数,这意味着精度在45~100m之间的概率是95%。
  如果美国国防部开启了SA(为了安全原因,而且几乎是所有时间都开启着),水平精度在100m之内的概率是95%,高度在300m之内的概率是95%,这可能比你期望值高很多,但不影响你找到想去的街道或那条河流。

五. DGPS功能
  为了将SA和大气层折射带来的影响降为最低,有一种叫做DGPS发送机的设备。它是一个固定的GPS接收器(在一个勘探现场100km~200km的半径内设置)接收卫星的信号,它确切地知道理论上卫星信号传送到的精确时间是多少,然后将它与实际传送时间相比较,然后计算出"差",这十分接近于SA和大气层折射的影响,它将这个差值发送出去,其他GPS接收器就可以利用它得到一个更精确的位置读数(5m~10m或者更少的误差)。
  许多GPS设备提供商在一些地区设置了DGPS发送机,供它的客户免费使用,只要客户所购买的GPS接收器有 DGPS功能。

六. 信号干扰
  要给予你一个很好的定位,GPS接收器需要至少3~5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高楼林立的街道上,或者在茂密的丛林里,你可能不能与足够的卫星联系,从而无法定位或者只能得到二维坐标。同样,如果你在一个建筑里面,你可能无法更新你的位置,一些GPS接收器有单独的天线可以贴在挡风玻璃上,或者一个外置天线可以放在车顶上,这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。

七. 物理指标
  选购GPS设备时,大小、重量、显示画面、防水、防震、防尘性能、耐高温、耗电等物理指标都要考虑在内。
  我们的生活充斥着数字-数字经济、数字神经、数字化生存、数字……也许我们都需要利用GPS技术,来了解这个数字化地球,帮助我们培养数字思维,来适应这个数字时代。
  随着GPS技术的进步和接收机的迅速发展,GPS在测量定位领域已得到了较为广泛的应用。但是,针对不同的领域和用户的不同要求,需要采用的具体测量方法是不一样的。一般来说,GPS测量模式可分为静态测量和动态测量两种模式,而静态测量模式又分常规静态测量模式和快速静态测量模式,动态测量模式分准动态测量模式(后处理动态,走走停停)和实时动态测量模式,实时动态测量模式分DGPS和RTK方式。下面分别介绍如下:
  (1)常规静态测量
  这种模式采用两台(或两台以上)GPS接收机,分别安置在一条或数条基线的两端,同步观测4颗以上卫星,每时段根据基线长度和测量等级观测45分钟以上的时间。这种模式一般可以达到5mm十1ppm的相对定位精度。 常规静态测量常用于建立全球性或国家级大地控制网,建立地壳运动监测网、建立长距离检校基线、进行岛屿与大陆联测、钻井定位及精密工程控制网建立等。
  (2)快速静态测量
  这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机依次到各待测测站,每测站观测数分钟。这种模式常用于控制网的建立及其加密、工程测量、地籍测量等。 需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
  (3)准动态测量
  这种模式是在一个已知测站上安置一台GPS接收机作为基准站,连续跟踪所有可见卫星。移动站接收机在进行初始化后依次到各待测测站,每测站观测几个历元数据。这种方法不同于快速静态,除了观测时间不一样外,它要求移动站在搬站过程中不能失锁,并且需要先在已知点或用其它方式进行初始化(采用有OTF功能的软件处理时例外)。
  这种模式可用于开阔地区的加密控制测量、工程定位及碎部测量、剖面测量及线路测量等。需要注意的是这种方法要求在观测时段内确保有5颗以上卫星可供观测;流动点与基准点相距应不超过20km。
  另外,有一种连续动态测量,也属于这种模式。这种测量是在一个基准点安置接收机连续跟踪所有可见卫星。流动接收机在初始化后开始连续运动,并按指定的时间间隔自动记录数据。这种方法常用于精密测定运动目标的轨迹、测定道路的中心线、剖面测量、航道测量等。

  GPS全球定位系统的性能指标GPS全球定位系统的性能指标
  前面讲述的测量方法都是在采集完数据后用特定的后处理软件进行处理,然后才能得到精度较高的测量结果。而实时动态测量则是实时得到高精度的测量结果。这种模式具体方法是:在一个已知测站上架设GPS基准站接收机和数据链,连续跟踪所有可见卫星,并通过数据链向移动站发送数据。移动站接收机通过移动站数据链接收基准站发射来的数据,并在机进行处理,从而实时得到移动站的高精度位置。
  DGPS通常叫做实时差分测量,精度为亚米级到米级,这种方式是基准站将基准站上测量得到的RTCM数据通过数据链传输到移动站,移动站接收到RTCM数据后,自动进行解算,得到经差分改正以后的坐标。
  RTK则是以载波相位观测量为根据的实时差分GPS测量,它是GPS测量技术发展中的一个新突破。它的工作思路与DGPS相似,只不过是基准站将观测数据发送到移动站(而不是发射RTCM数据),移动站接收机再采用更先进的在机处理方法进行处理,从而得到精度比DGPS高得多的实时测量结果。这种方法的精度一般为2厘米左右。