全球卫星定位系统 (GPS)
早期仅限于军方使用,由美国国防部 ( Depart of Defense,DoD)所计划发展,其目的针对军事用途,例如战机、船舰、车辆、人员、攻击标的物的精确度定位等。 时至今日,GPS 早已开放给民间做为定位使用,这项结合太空卫星与通讯技术的科技,在民间市场已正在蓬勃的展开,除了能提供精确的定位之外,对于速度、时间、方向及距离亦能准确的提供讯息,运用的范围相当广泛。本文即针对 GPS 的基础观念做一概要性叙述,希望对您有所帮助。 `
一、GPS 是什么 ]Qm
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GPS乃是 (Global Position System)的缩写,也就是所谓的全球卫星定位系统,它是一种结合卫星及通讯发展的技术,一般而言, GPS代表着整个系统,包括卫星、地面控制站及GPS接受器。 HM |
目前 GPS卫星已发展至 Block II 型式的定位卫星, 由 Rockwell International 制造,在轨道上重量约 1,900 磅,太阳能接收板长度约17 呎,预期寿命为7.5年,于1994年完成第24颗卫星的发射。因此目前太空中有24颗GPS 卫星可供定位运用,它们平均分布于6 个轨道面,每个轨道面上各有 4 颗,距离地面高度约10,900海浬 (大约20,000公里) ,呈55°角倾斜绕行地球运转,绕行地球一周需12 恒星时,每日可绕行地球2周,这也就是说,不论任何时间,任何地点,至少有 4 颗以上的卫星出现在我们的上空。 [h'yc
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目前全球有五个地面卫星监控站,分布于夏威夷、亚森欣岛、迪亚哥加西亚、瓜加林岛、科罗拉多泉,这些卫星地面控制站,同时监控GPS 卫星的运作状态及它们在太空中的精确位置,主地面控制站更负责传送卫星瞬时常数(Ephemera's Constant)及时脉偏差(Clock Offsets) 的修正量,再由卫星将这些修正量提供给 GPS 接收器做为定位运用。|T
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二 、GPS 的发展 <>N)=c
1957年由苏联发射的史波尼克(Sputnik)人造卫星,它是人类历史上的第一颗人造卫星,至第二次大战时,美国麻省理工学院无线电实验室成功的开发了精密导航系统,以利用陆地上的无线电基地台为架构,计算无线电波长及电波到达的时间并以三角定位法计算出自己所在的位置,以当时的技术来说,虽然误差到达一公里以上,但在当时的运用却是相当广泛。 >~-WBk
当苏联成功的发射第一颗人造卫星时,美国约翰霍普金斯大学 (John Hopkims Univer--sity) 展示了可以由人造卫星的无线电讯号的杜卜勒移动现象来定出个别的卫星运行轨道参数,虽然这只是逻辑上的一点小进展,但假如我们能够得到卫星运行轨道参数,那么我们就能计算出在地球上的位置。 pMrwa=
1960 ~ 1970 年之间,美国和苏联开始研究利用军事卫星来做导航用途,到了 1974年,军方对GPS 做 了整合,即是我们现在所熟知的 Navstar 系统。 6y#
1980年代后期开始,所有Navstar 系统的商业运用均归美国海岸防卫队负责,现在GPS 已和地面基地台为架构的LORAN和 OMEGA 无线电导航系统结合,成为美国国家导航信息服务的一环。 <R_
三、GPS 的定位原理 ,
GPS的定位是利用卫星基本三角定位原理,GPS接收装置以测量无线电信号的传输时间来量测距离,以距离来判定卫星在太空中的位置,这是一种高轨道与精密定位的观测方式。假设卫星在11,000英哩高处,测量我们的距离,首先以11,000英哩为半径,以此卫星为圆心画一圆,而我们位置正处于球面上。 -hV#ZS
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再假设第二颗卫星距离我们12,000英哩,而我们正处于这二颗球所交集的圆周上。 YR
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