GPS定位跟蹤器的工作原理?
GPS系統(tǒng)有24顆衛(wèi)星組成,地球上的任何一點(diǎn),都能收到至少4顆,至多9顆衛(wèi)星的信號(hào).
對(duì)于導(dǎo)航定位來說,GPS衛(wèi)星是一動(dòng)態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷,是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作,以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行,都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時(shí)間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測(cè)各顆衛(wèi)星的時(shí)間,求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星,衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個(gè)主控站、三個(gè)注入站和五個(gè)監(jiān)測(cè)站。
GPS信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)是:能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào),并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行,對(duì)所接收到的GPS信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理,以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間,解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文,實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置,位置,甚至三維速度和時(shí)間。
GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號(hào),是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對(duì)于陸地、海洋和空間的廣大用戶,只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測(cè)量GPS信號(hào)的接收設(shè)備,即GPS信號(hào)接收機(jī)??梢栽谌魏螘r(shí)候用GPS信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)航定位測(cè)量。根據(jù)使用目的的不同,用戶要求的GPS信號(hào)接收機(jī)也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī),產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來分類。
靜態(tài)定位中,GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變,接收機(jī)高精度地測(cè)量GPS信號(hào)的傳播時(shí)間,利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置,解算出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo)。而動(dòng)態(tài)定位則是用GPS接收機(jī)測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的運(yùn)行軌跡。GPS信號(hào)接收機(jī)所位于的運(yùn)動(dòng)物體叫做載體(如航行中的船艦,空中的飛機(jī),行走的車輛等)。載體上的GPS接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng),接收機(jī)用GPS信號(hào)實(shí)時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)(瞬間三維位置和三維速度)。
接收機(jī)硬件和機(jī)內(nèi)軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包,構(gòu)成完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機(jī)的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對(duì)于測(cè)地型接收機(jī)來說,兩個(gè)單元一般分成兩個(gè)獨(dú)立的部件,觀測(cè)時(shí)將天線單元安置在測(cè)站上,接收單元置于測(cè)站附近的適當(dāng)?shù)胤?,用電纜線將兩者連接成一個(gè)整機(jī)。也有的將天線單元和接收單元制作成一個(gè)整體,觀測(cè)時(shí)將其安置在測(cè)站點(diǎn)上。