定位系统用于频率校准,定位输出频率

导航：

• 1、GPS的工作原理是？
• 2、GPS时钟同步原理的GPS定位、定时和校频的原理
• 3、无线电定位
• 4、Gps的主要功能
• 5、GPS卫星定位系统的接收发送频率是多少？
• 6、GPS(导航星全球定位系统)的工作是哪些？

GPS的工作原理是？

原理：

GPS导航系统定位系统用于频率校准的基本原理是测量出已知位置定位系统用于频率校准的卫星到用户接收机之间的距离定位系统用于频率校准，然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的定位系统用于频率校准，卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。

而用户到卫星的距离则通过记录卫星信号传播到用户所经历的时间，再将其乘以光速得到（由于大气层电离层的干扰，这一距离并不是用户与卫星之间的真实距离，而是伪距（PR，）：当GPS卫星正常工作时，会不断地用1和0二进制码元组成的伪随机码（简称伪码）发射导航电文。

GPS系统使用的伪码一共有两种，分别是民用的C/A码和军用的P(Y)码。C/A码频率1.023MHz，重复周期一毫秒，码间距1微秒，相当于300m；

P码频率10.23MHz，重复周期266.4天，码间距0.1微秒，相当于30m。而Y码是在P码的基础上形成的，保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。

它是从卫星信号中解调制出来，以50b/s调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含5个子帧每帧长6s。前三帧各10个字码；每三十秒重复一次，每小时更新一次。

后两帧共15000b。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码、第1、2、3数据块，其中最重要的则为星历数据。

当用户接受到导航电文时，提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比便可得知卫星与用户的距离，再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置，用户在WGS-84大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。

可见GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而，由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后用4个方程将这4个未知数解出来。

所以如果想知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个卫星的信号。GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；

用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。

GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对 CA码测得的伪距称为CA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频 移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。

一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。

相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值。

按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。

相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。

在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。

GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，采用空间距离后方交会的方法，确定待测点的位置。

假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机，可以测定GPS信号到达接收机的时间△t，再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式。

扩展资料：

GPS 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。N

MEA

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。

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。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）

参考资料：百度百科----GPS

GPS时钟同步原理的GPS定位、定时和校频的原理

基于在用户端精确测定和扣除GPS时间信号的传输时延（Δt），以达到对本地钟的定时与校准。GPS定时准确度取决于信号发射端、信号在传输过程中和接收端所引入的误差，主要误差有：

◆ 信号发射端：卫星钟误差、卫星星历（位置）误差；

◆ 信号传输过程：电离层误差、对流层误差、地面反射多路径误差；

◆ 接收端：接收机时延误差、接收机坐标误差、接收机噪声误差。 根据频率和周期互为倒数的关系，可采用比时法（测时间间隔）的方法（以GPS的秒信号为参考）来测量本地钟的频率准确度（Δf/f），以达到校频的目的。Δf/f=（Δt2-Δt1)/(t2-t1) ------------ [3]（式中Δt2、Δt1分别为t2、t1时刻测得的本地钟与GPS时的时差值）。

无线电定位

无线电定位(或导航)系统一般根据频率进行分类，高频无线电系统包括肖兰导航系统(短距离精密导航系统)、雷达导航系统，所使用的频率范围在3GHz～9GHz(波长为3cm～10cm)，精度很高，但其传播路径基本为直线，所以其测量范围约为40km(与天线高度有关);中频系统有短程相位导航系统，Decca导航系统，Toran和相位比较导航系统，频率范围为1.5MHz～3MHz，无线电波传播时可以沿地球的曲率进行弯曲，测量范围为150km;低频导航系统中常见的有:罗兰-C导航系统，使用的频率为100kHz，测量范围为2000km，而全球Omega系统的发射频率为10kHz～15kHz。

也可以根据测量的方式对无线电定位系统进行分类:①测量射频脉冲在移动站与岸基站之间的传播距离;②测量两个或者多个岸基站信号的传播时差(或相位差)。

雷达与肖兰系统的基本原理相同，肖兰系统与雷达的区别就是肖兰的目标是岸基站，岸站接到脉冲信号后，将信号放大再发射出去，这样测量点收到的信号就会增强。一般使用两个或多个岸站，用交汇法确定移动站的位置。

雷达和肖兰系统都是高频系统，雷达的频率范围是3000MHz～10000MHz，肖兰则为225MHz～400MHz。因为大气层对高频无线电波的反射很弱，所以这些方法的测量距离只是在直线视野内。如果标准天线的高度为30m，肖兰的测量范围大约为80km。如果可将肖兰的岸上站放在海边的小山上，则测量范围就可增至250km。在某些热带或亚热带地区，大气温度梯度很高，对无线电波的折射很强，所以测量范围可达300km或更远。

船与岸上站之间距离的测量精度可达±25m，有的还可达到±5m。产生定位误差的主要原因与连接测量船与岸上站之间直线的夹角有关，一般在30°～150°之间结果都是可接受的。

另外还有些设备的原理与肖兰相同，极易携带，测量精度非常高，可以达到5m。

罗兰-C需要发射频率为100kHz的编码序列脉冲信号，有原子钟精确地控制发射的时间。现在的原子钟相对较便宜，且可靠，也就有可能在船上安装一个原子钟。这也是现在地震船上的标准设备。利用原子钟可以精确记录信号的发射时间，根据记录结果可以得到发射机的量程，这种确定量程的过程称为ρ(rho)模式，如果需要两个或三个发射机才可确定量程，则称为ρ-ρ，ρ-ρ-ρ模式。虽然波长为3km，但是量程的测量精度仍可达20～30m。因为传播距离较长，所以如果地面的传导率或大气的湿度有微小的变化，无线电波的传播速度会产生微小的变化，但对测量结果来说，就会产生相当大的传播误差。为减小这种误差，应在施工地进行校准。船载原子钟会发生缓慢的漂移，所以应该每隔几天对原子钟校准一次。

如果两个岸上站同时发射无线电脉冲或编码序列脉冲信号，移动站R就会记录下两个信号到达的时差，求出船与两个岸上站之间的距离差，与两个岸上站之间的距离差为常数的点组成的轨迹是双曲线，其焦点分别是这两个岸上站A和B。如果只测量一次，只可以确定过移动站的一条双曲线PQ。再测量另一对岸上站(B和C)之间的时差，可以确定另一条双曲线WV，移动站R就是这两条双曲线的交点(图3-3)。

图3-3 由记录时差绘出的双曲线坐标

上述原理就是罗兰和奥米加相位比较模式的基础。这两类设备是美国政府使用的远程无线电导航系统。奥米加是一种全球范围的导航系统，但是波长太长(20～30km)，而电离层每一天和季节性的变化等可能影响它的精度。误差大于1km。如果操作比较仔细，相位比较的罗兰-C的精度可接近ρ-ρ模式的罗兰-C的精度。

中波无线电定位系统可以从几个站台发送连续波形，通过比较所接收到的各个波形的相位来确定移动站的位置。地震勘探中使用的相位比较系统的频宽为1.5MHz～40.MHz，量程为650km。

再回到图3-3，岸上站A和B同时发射稳定的连续正弦信号，这两个信号在AB连线的中点M处是同相位的。如果一个载有相位比较器的移动站在M点或在AB垂直平分线MN上，则相位差为零，如果 在相位比较器上显示的就是在P点的相位差，如果移动站从P点出发，沿着使相位为常数的方向移动，其轨迹就是双曲线PQ。通常如果一个点R沿着这种方式移动，使

RA-RB=nλ，n=±1，±2，±3，±4……

就会形成图中所示的双曲线族。

两条相邻的零相位差的双曲线之间的区域称为通道(lane)。如果从一个已知点开始记录连续的相位差变化，就会知道在任何时刻移动站的位置。利用第二对岸上站(例如B和C)发射不同频率的无线电波，可以得到第二个双曲线族，因此就可得到移动站的另一个双曲线坐标，随着离基站的距离越来越远，通道宽度增加，测量精度降低;两条双曲线相交的角度变小，测量精度也会降低。测量精度一般在30m～100m之间。如果中间丢失了一段连续的通道，则根据相位差只能确定移动站在一个通道内的相对位置而不能确定这个站究竟在哪个通道内。在某个已知位置上按一定的顺序，周期地改变频率，可以确定某个通道的位置。如果在中频系统中加上原子钟，就可以将中频系统当作测距设备来使用。

联测可以消除传播误差的影响，提高测量的精度，也就是在一个移动站上对一个固定站同时使用多种方法进行观测。使用联测或至少两种测量方法，测量精度可达1m～3m。

Gps的主要功能

1、GPS功能可以提供车辆防盗、反劫、行驶路线监控及呼叫指挥功能；

2、GPS功能必须具备GPS终端、传输网络和监控平台三个要素；

3、利用GPS定位卫星定位系统用于频率校准，在全球范围内实时进行定位、导航的系统，称为全球卫星定位系统，简称GPS。

扩展资料定位系统用于频率校准：

GPS介绍：

全球定位系统是美国从本世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代卫星导航与定位系统；

全球定位系统是一种以空中卫星为基础的高精度无线电导航的定位系统，在全球任何地方以及近地空间都能够提供准确的地理位置、车行速度及精确的时间信息。GPS自问世以来，就以其高精度、全天候、全球覆盖、方便灵活吸引了众多用户。GPS不仅是汽车的守护神，同时也是物流行业管理的智多星。

参考资料来源：百度百科-GPS

GPS卫星定位系统的接收发送频率是多少？

发送频率：无；

接收频率：L1 L2两个波段信号。

一、GPS卫星定位系统的简介：

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS起始于1958年美国军方的一个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS 。主要目的是为陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。在机械领域GPS则有另外一种含义：产品几何技术规范(Geometrical Product Specifications)-简称GPS。

二、GPS卫星定位系统的接收发送频率：

（一）GPS无发送频率，只有接收频率。

（二）一般的GPS可以接收L1 L2两个波段信号，民用GPS，如车载导航仪，行驶记录仪等，只接收L1波段信号。L1 :1575.42 +/-10 MHz；L2:1227.60 +/-10 MHz。

GPS(导航星全球定位系统)的工作是哪些？

导航卫星是为地面、海上、空中和空间用户提供导航定位参数的应用卫星。导航卫星早期主要用于军事用户导航和定位。1959年12月美国首次发射子午仪导航卫星定位系统用于频率校准，而后又发射定位系统用于频率校准了两颗试验型子午仪卫星，取得了很大成功。1973年12月，美国国防部又制定了一个“导航星全球定位系统”(GPS)计划，目的是弥补子午仪卫星的不足，建立一个供各军种使用的统一的全球军用导航卫星系统，原计划15年完成。该系统由21颗实用卫星和3颗备用卫星组成，采取中高轨道，均匀分布在6个轨道面内，高度约20000千米，倾角63°。21颗卫星分为Ⅰ型和Ⅱ型，前者重460千克，后者重787千克。1978年7月22日，第1颗导航星发射，1993年10月26日，第21颗导航星发射，标志着该系统初步建成。1994年3月6日，第24颗导航星发射入轨，从而使这项历时20年、耗资上百亿美元的导航星全球定位系统全部建设成功。导航星的定位精度在16米以内，测速精度优于0.1米／秒，计时精度优于120毫微秒(300万年误差1秒)。该系统对民用用户开放的通道定位精度较低，一般在100米左右。

定位常常是军用系统和民用系统需要解决的重要问题。飞船和返回式卫星在回收时，需要弄清落点精确位置。舰只在茫茫大海上航行需要知道自己的位置。发射洲际导弹需要时时跟踪它的位置、方向和速度。坦克部队在大沙漠上行动需要知道自己的方位。士兵在丛林中执行任务时要经常确定自己的位置。为保证运钞车的安全，银行也要通过实时确定它的位置和路线进行安全监视。如果知道丢失的车辆所在的地点，就可能迅速找回。导航星全球定位系统可以满足这些不同用户的复杂定位要求。它可为飞机、舰船、坦克、步兵、导弹、低轨卫星和各种民用用户提供全天候、连续、实时、高精度的位置、时间和速度的精确定位信息。

导航卫星定位的原理是时间测距和多普勒测速。导航星同步发出卫星星历表、时钟校正参数、信号延迟参数、卫星状态参数和识别信息等导航信号，用户接收机在某一时刻可同时接收4颗卫星发出的导航信号，接收机计算机根据卫星发送信号时间和电磁波的传播速度，可以算出用户相对于4颗卫星的距离(称伪距离)。以这4颗卫星为中心，以它们相对用户的距离为半径作4个球面，如果4个球面汇于一点，这个点就是用户的位置。否则就用导航星上的时钟校准接收机时钟，重复计算使球面汇于一点。这样用户的三维位置坐标(径度、纬度和高度)就确定了。通常用户在地球的任何位置至少能同时“看到”6颗以上的导航星，从中选出位置最佳的4颗进行连续的实时三维定位和测速。移动用户则根据接收导航信号频率的变化(多普勒频率)来计算自身运动的速度。获得的位置和速度信号在显示器上显示出来。

导航星全球定位系统是被动式导航定位系统，即用户只须接收卫星发出的信号而无须向卫星发射信号，因而接收装置可以做得非常小巧，一般在几千克左右。美国海湾战争中使用的接收机有的只有0.81千克，尺寸仅22×9×5厘米。

导航星全球定位系统不仅为美国三军提供导航服务，而且也已用于民用和移动通信服务。但两种用户严格分开，军用导航采用精确码；民用定位采用粗捕获码，且精度只有100米左右。美国政府1993年许诺，民用用户可以免费使用该系统10年。由于这个原因，90年代后，许多国家有大量公司在开发不同用途的导航星全球定位系统接收装置，应用领域遍及社会经济各个方面，GPS的开发和应用已形成前景十分广阔的技术产业。鉴于GPS系统取得的巨大成功，美国还计划对其进行改进和扩充，计划研制和发射51颗新的导航卫星组成规模更大、应用更加广泛的导航星全球定位系统。