GPS定位模块的原理与应用

伴随着中国北斗技术和产业发展的逐步完善，越来越多室外定位的市场空间将会发生，例如智慧交通和智慧城市结合的追踪定位与车辆信息服务，城市公共资产管理，物流追踪管理，农业上的精准定位，地质灾害监测与气象监测等。本文以GPS模块在物流追踪管理系统的运用，详细解读GPS定位模块的原理以及特点。

何为GPS模块

GPS 模块就是GPS信号接收器，它可以用无线蓝牙或有线方式与计算机或手机连接，将它收到到的GPS信号传递给计算机或手机中的GPS软件做好处理。大家常说的GPS定位模块叫做用户部分，它像“收音机”一般接收、解调卫星的传播C/A码信号，中以频率为1575.42兆赫兹。GPS模块并不播发信号，应属被动定位。

GPS模块的运用重点在于串口通信协议的制订，也就是模块的相关输入输出协议格式。它主要包含数据类型与信息格式，其中数据类型主要的有二进制信息内容和NMEA全国海洋电子协会数据信息内容。这两种信息内容可以通过串口与GPS接收机做好通信。

GPS模块通过运算与每一卫星的伪相距，选用相距交会法算出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这4个参数，特点是点位速度快，但偏差大。首次定位的模块最少需用4颗卫星加入计算，叫做3D定位，3颗卫星就能做好2D定位，但精确度不佳。GPS模块通过串行通信口持续输出NMEA格式的定位信息内容及辅助信息内容，供接收者选取运用。

GPS定位模块原理

24颗GPS卫星在离地上1万2千公里的空中上，以十二小时的周期时间围绕地球运转，促使在任一时间，在地面上的任何一点可以同时观测到4颗以上的卫星。

鉴于卫星的具体位置精确可知，在GPS观测中，卫星到接收机的相距，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以构成3个方程式，解得观测点的具体位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的偏差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需用引入第4颗卫星，形成4个方程式做好求解，进而获得观测点的经纬度和高程。

实际上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出偏差最小的一组用作定位，进而提升精确度。

鉴于卫星运转轨道、卫星时钟存在偏差，大气对流层、电离层对信号的干扰，促使民用GPS的定位精度只有10米。为提升定位精度，通常选用差分GPS（DGPS）技术，搭建基准站（差分台）做好GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值做好比较，进而得出一修正数，并对外公布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值做好比较，消除大多数偏差，获得一个较为精确的具体位置。实验表述，利用差分GPS，定位精度可提升到5米。

基于GPS模块的物流追踪管理运用

在传统式的货运物流过程中，鉴于有关信息获取及沟通交流的欠缺，时常造成无法充分发挥运送资源。通过GPS模块能对运送图中的车辆具体位置状态做好监测，便于调度中心把握货品实时的运送进展情况，并将所在位置信息内容通过网络方式做好分享，便于物主进行查询，把握货品抵达时间，做好收货提前准备。另外，在运送中途如发生行车问题、通行遇阻等突发事件时，可迅速通过GPS模块获知事故发生点，并调派相距出事点最近的车辆做好援救，保证运送进展情况不受干扰。利用GPS模块还可以帮助搭建合理的行驶路线，节省物流成本，通过对车辆路线的监控，可防止偷窃、抢掠事故发生，保证车辆、货品或驾驶员的安全性。