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GPS 应用基础
GPS gloabal Positioning System,主要分三大块，地面控制站、卫星、接收机。
主控制站，在美国科罗拉多。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。美国在90 代中期为了自身的安全
考虑，在信号上加入了SA (Selective Availability)，令接收机的误差增大，到100 米左右。在2000 年
5 月2 日，SA 取消，所以，咱们现在的GPS 精度应该能在20 米以内。
P 码的误差为2.93 米到0.293 米是C/A 码的十分之一。但是P 码只能美国军方使用，AS（Anti-Spoofing），
是在P 码上加上的干扰信号。
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 接收机都遵循美国国家海洋电子协会(National Marine Electronics Association)
所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资
料的通讯协议。NMEA 协议有0180、0182 和0183 三种，0183 可以认为是前两种的超集，现在正广泛的使用，
0183 有几个版本，V1.5 V2.1。所以，如果大家的GPS 接收机如果要联上笔记本里通用的GPS 导航程序，
比如OZIEXPLORER 和俺的GPSRECEIVER，就应该选择NEMA V2.0 以上的协议。NMEA 规定的通讯速度是4800
b/S。现在有些接收机也可以提供更高的速度，但没有什么用，4800 就足够了。
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
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 |
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