global positioning system，簡稱gps，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，近年來得到了越來越廣泛的應用，已經(jīng)產(chǎn)生了可觀的gps產(chǎn)品需求。并且隨著科技水平的提高、應用方向的不斷開拓，gps將會不容置疑的迅速滲透到人們的日常生活中來。

    我們經(jīng)常提到的gps定位系統(tǒng)由美國軍方所設(shè)計、控制。除此之外，我國的北斗雙星定位系統(tǒng)正在默默地為我國的現(xiàn)代化建設(shè)做貢獻；俄羅斯的glonass系統(tǒng)也曾有過輝煌的歷史；歐盟組織設(shè)計的伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)兼容目前廣泛應用的gps系統(tǒng)，在幾年后將會給全球定位系統(tǒng)增添更加光彩的一頁。

    gps系統(tǒng)由三大部分組成：空間部分、控制部分和用戶部分。

    空間部分是gps人造衛(wèi)星的總稱。人造衛(wèi)星的平均高度約20200km，運行軌道是一個橢圓，地球位于該橢圓的一個焦點上；運行周期約12小時。在6個傾角約55°的軌道面上不平均地分布著近30顆導航衛(wèi)星，部分為備用衛(wèi)星，美國軍方可通過地面控制部分調(diào)整工作衛(wèi)星的數(shù)目。在gps系統(tǒng)中，gps衛(wèi)星是動態(tài)的已知點，用戶端所有的導航定位信息都是依據(jù)這個動態(tài)已知點發(fā)送的“星歷”計算得到的。gps星歷，實際上是一系列描述gps衛(wèi)星運動及軌道的實時狀態(tài)參數(shù)。民用gps模塊所接收到的廣播星歷是由gps衛(wèi)星以擴頻通信方式通過導航電文直接向用戶播發(fā)的用于實時數(shù)據(jù)處理的預報星歷，在不同的載波上以不同的速率廣播民用的偽隨機碼c/a碼星歷和軍用的p碼星歷。

    對于整個gps系統(tǒng)來說，實際上地面控制部分是整個系統(tǒng)的核心。所有的gps衛(wèi)星所播發(fā)的用于導航定位的星歷，都是由分布在地面的5個監(jiān)控站提供的。地面系統(tǒng)負責監(jiān)測gps信號、收集數(shù)據(jù)、計算并注入導航電文，狀態(tài)診斷、軌道修正等。正是有了地面監(jiān)控系統(tǒng)的海量數(shù)據(jù)處理，才使得gps系統(tǒng)精確運轉(zhuǎn)。

    我們常說的gps定位模塊稱為用戶部分，它像“收音機”一樣接收、解調(diào)衛(wèi)星的廣播c/a碼信號，中以頻率為1575.42mhz。gps模塊并不播發(fā)信號，屬于被動定位。通過運算與每個衛(wèi)星的偽距離，采用距離交會法求出接收機的得出經(jīng)度、緯度、高度和時間修正量這四個參數(shù)，特點是點位速度快，但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計算，稱為3d定位，3顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)2d定位，但精度不佳。gps模塊通過串行通信口不斷輸出nmea格式的定位信息及輔助信息，供接收者選擇應用。

    gps模塊性能的評價指標主要有接收靈敏度、定位時間、位置精度、功耗、時間精度等。模塊開機定位時間在不同的啟動模式下有很大不同。一般來說，冷啟動時間是指模塊內(nèi)部沒有保存任何有助于定位的數(shù)據(jù)的情況，包括星歷、時間等，一般標稱在1分鐘以內(nèi)；溫啟動時間是指模塊內(nèi)部有較新的衛(wèi)星星歷(一般不超過2小時)，但時間偏差很大，一般標稱在45秒以內(nèi)；熱啟動時間是指關(guān)機不超過二十分鐘，并且rtc時間誤差很小時的情況。一般標稱在10秒以內(nèi)；重新捕捉時間就如同汽車鉆過了一個隧道，出隧道時重新捕捉衛(wèi)星。一般標稱在4秒以內(nèi)。

    如果模塊在定位后放的時間很久，或模塊在定位后運輸?shù)綆装俟镆酝獾牡胤�，這樣模塊內(nèi)部有星歷，但是這個星歷是錯誤的或不具有參考意義的。在這些情況下，定位時間可能要幾分鐘甚至更久的時間。所以一般gps模塊出廠時要將模塊內(nèi)部的星歷等數(shù)據(jù)清掉，這樣客戶拿到模塊后可以冷啟動方式快速定位。

    定位精度可在靜態(tài)與動態(tài)情況下進行考察，且動態(tài)定位效果優(yōu)于靜態(tài)定位。gps模塊所標稱的定位參數(shù)是指在完全開放的天空下，衛(wèi)星信號優(yōu)良的情況下測得。所以在常規(guī)的測試中很難達到標稱的定位時間與定位精度。常見的水平定位精度描述方式有兩種：一是?m cep，即圓概率誤差，意指測出的點有50%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以?m 為半徑的圓內(nèi)；二是?m 2drms，即2倍水平均方根誤差，意指測出的點有約95.5%的概率位于一個以真實坐標為圓心，以?m 為半徑的圓內(nèi)。

    gps模塊的定位精度取決于很多方面，比如來自于gps系統(tǒng)的衛(wèi)星鐘差及軌道差、可見gps衛(wèi)星數(shù)量及幾何分布、太陽輻射、大氣層、多徑效應等。另外，同一個gps模塊，還會因為天線及饋線質(zhì)量、天線位置和方向、測試時間段、開放天空范圍及方向、天氣、pcb設(shè)計等原因產(chǎn)生不同的定位誤差。即使是同一個廠家同一個型號的不同gp