购买GPS时需要了解的方面

购买GPS时需要了解的方面

1、卫星轨迹：这里有24颗GPS卫星沿六条轨道绕地球运行（每四颗一组），一般不会有超过12个卫星在地球的同一边，大多数GPS接收器可以追踪8～12颗卫星。计算LAT/LONG（2维）坐标至少需要3颗卫星。再加一颗就可以计算3维坐标。对于一个给定的位置，GPS接收器知道在此时哪些卫星在附近，因为它不停地接收从卫星发来的更新信号。

2、并行通道：一些消费类GPS设备有2～5条并行通道接收卫星信号。因为最多可能有12颗卫星是可见的（平均值是8），这意味着GPS接收器必须按顺序访问每一颗卫星来获取每颗卫星的信息。 市面上的GPS接收器大多数是20并行通道型的，这允许它们连续追踪每一颗卫星的信息，12通道接收器的优点包括快速冷启动和初始化卫星的信息，而且在森林地区可以有更好的接收效果。一般20通道接收器不需要外置天线，除非你是在封闭的空间中，如船舱、车厢中。

3、定位时间：这是指你重启动你的GPS接收器时，它确定现在位置所需的时间。对于20通道接收器，如果你在最后一次定位位置的附近，冷启动时的定位时间一般为3～5分钟，热启动时为15～30秒。

4、定位精度：大多数GPS接收器的水平位置定位精度在2.93m～29.3m左右。

5、DGPS功能：为了将SA和大气层折射带来的影响降为最低，有一种叫做DGPS发送机的设备。它是一个固定的GPS接收器（在一个勘探现场100km～200km的半径内设置）接收卫星的信号，它确切地知道理论上卫星信号传送到的精确时间是多少，然后将它与实际传送时间相比较，然后计算出“差”，这十分接近于SA和大气层折射的影响，它将这个差值发送出去，其他GPS接收器就可以利用它得到一个更精确的位置读数（5m～10m或者更少的误差）。 许多GPS设备提供商在一些地区设置了DGPS发送机，供它的客户免费使用，只要客户所购买的GPS接收器有DGPS功能。

6、信号干扰：要给予你一个很好的定位，GPS接收器需要至少3～5颗卫星是可见的。如果你在峡谷中或者两边高楼林立的街道上，或者在茂密的丛林里，你可能不能与足够的卫星联系，从而无法定位或者只能得到二维坐标。同样，如果你在一个建筑里面，你可能无法更新你的位置，一些GPS接收器有单独的天线可以贴在挡风玻璃上，或者一个外置天线可以放在车顶上，这有助于你的接收器得到更多的卫星信号。

7、物理指标：选购GPS设备时，大小、重量、显示画面、防水、防震、防尘性能、耐高温、耗电等物理指标都要考虑在内。

各卫星系统介绍：

很多人都知道美国的全球卫星导航系统“GPS”，却不知道俄罗斯的全球卫星导航系统“格洛纳斯(GLONASS)”，中国的全球卫星导航系统“北斗系统”（严格说，北斗系统还不能称为全球卫星导航系统，只能称卫星定位系统），和欧洲的全球卫星导航系统“伽利略（Galileo）”。在这里给大家做一个简单的介绍和比较，好让大家更好的了解全球卫星导航系统的历史，现状和未来。

1）历史渊源

GPS：20世纪70年代，随着美苏军备竞赛的升级，美国的军事领域迫切需要能够在世界范围精确定位的系统。美国国防部不惜斥资120亿美元研制军用定位系统。1978年，美国成功发射了第一颗用于GPS系统的卫星，经过20多年的建设，1994年建设完毕。

格洛纳斯：几乎和GPS同时开始同时建成。

北斗系统：上世纪八十年代中期开始，2003年建成。

伽利略：99年提出计划，05年末头一颗卫星升空，预计2008年投入初步使用。

2）覆盖范围

GPS：全球全天候

格洛纳斯：全球

北斗系统：覆盖我国本土及周边国家。覆盖范围东经约70°一140°，北纬5°一55°

伽利略：全球（未建成）

3）卫星数量

GPS：24颗

格洛纳斯：24颗（因经费问题，经常运行的数量达不到设计数量，最少时仅仅有6颗在运行，目前有17颗正在运行）

北斗系统：3颗

伽利略：27颗运行卫星和3颗预备卫星（未建成）

4）定位精度

GPS：定位精度10米

格洛纳斯：定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m

北斗系统：三维定位精度约几十米

伽利略：定位误差不超过1米

5）可容纳用户容量

GPS：GPS 是单向测距系统，用户设备只要接收导航卫星发出的导航电文即可进行测距定位，因此可容纳无限多用户

格洛纳斯：无限多

北斗系统：由于北斗导航系统由于是主动双向测距的询问--应答系统，用户数量不能超过100万

伽利略：无限多（未建成）

6）用户范围

GPS：军民两用，军用为主

格洛纳斯：军民两用，军用为主

北斗系统：军民两用，民用为主

伽利略：军民两用，民用为主

7）商业开发情况

GPS：较早，非常充分

格洛纳斯：不充分，在中国几乎没有

北斗系统：刚起步，预计到2008年有三十万用户

伽利略：刚开始建设，因合作者众多，前景看好

另外还有各系统的工作原理也各不相同，使用目的也有细微的差别，各自都有一些独自的特点。因太过专业就不多做介绍了。

全球定位系统的研制和应用是各个大国和地区实力的象征，到现在还只有美俄中欧有这种实力，另外日本也有研发计划。它除了在军事上的应用以外还能为拥有国带来巨额的财富和很多的就业机会，因此就成为了大家争相投资的对象，从以上的分析我们不难看出现在的全球定位技术还是以美国最为先进和全面；俄国由于经费和民用市场开发较晚紧随其后；中国由于战略目的和美俄的不同仅限于东亚的局部；欧洲不甘落后，不愿受制于美国，以及想成长为能和美国平起平坐的一极的愿望使欧洲采取更为开放的理念更为先进的技术迎头赶上。

因此我们不难看出全球定位系统不单单只限于技术的层面，更是各国在政治，军事，科技，经济等层面的较量和竞争。现在欧洲的“伽利略”还没建成，美国已经开始着手“GPS”的升级换代，俄罗斯开始与印度合作对格洛纳斯进行修补，中国也在秘密进行“北斗系统”扩充研究。就连日本也偷偷的在搞自己的全球定位系统。

当我们已经依赖于老美的卫星信号的时候，我们也不得不提防突然有一天它对我们不开放了，这就是我们自己研制“北斗系统”和加入“伽利略”计划的原动力。当然在世界和平发展的今天，我们更要考虑的是相互合作，共同发展.如果有朝一日四大系统实现相互兼容，GPS装置就象今天的手机一样普及的时候，你也不要吃惊。

GPS导航技术的新进展

美国的全球定位系统（GPS）导航卫星正在逐步现代化。GPS从美国空军的导航辅助设备开始，逐渐发展成军民两用的一种重要技术。GPS的精确位置与定时信息，已成为世界范围各种军民用、科研和商业活动的一种重要资源。

GPS卫星的发展及信号的改进 GPS导航卫星自1978年发射以来，其型别已由第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次发展到ⅡR批次。第Ⅰ，Ⅱ和ⅡA批次卫星共有40颗，是由罗克韦尔公司制造的，而20颗ⅡR批次卫星则由洛克希德·马丁公司制造。波音公司在1996年收购了罗克韦尔的航空航天和防务业务，目前正在制造33颗更先进的ⅡF批次卫星。美国还在考虑发展采用点波束的新一代GPS卫星（GPS-Ⅲ）。

GPS从1994年全面工作以来，改进工作一直在进行中。这是因为民用用户要求GPS具有更好的抗干扰和干涉性能、较高的安全性和完整性；军方则要求卫星发射较大的功率和新的同民用信号分离的军用信号；而对采用GPS导航的"灵巧"武器，加快信号捕获速度更为重要。

民用GPS导航精度迄今的最大改进发生在2000年5月2日，美国停止了故意降低民用信号性能（称为选择可用性，即S/A）的做法。在S/A工作时，民用用户在99%的时间只有100米的精度。但当S/A切断后，导航精度上升，95%的位置数据可落在半径为6.3米的圆内。

GPS卫星发送两种码：粗捕获码（C/A码）和精码（P码）。前者是民用的，后者只限于供美军及其盟军以及美国政府批准的用户使用。这些码以扩频方式调制在两种不同的频率上发射：L1波段以1575.42兆赫发射C/A和P码；而L2波段只以1227.6兆赫发射P码。

GPS卫星导航能力最重大的改进将从2003年发射洛克希德·马丁首批ⅡR-M(修改的ⅡR)卫星开始。ⅡR-M卫星将发射增强的L1民用信号，同时发射新的L2民用信号和军用码（M码）。进一步的改进将从发射波音ⅡF批次卫星的2005年开始，ⅡF批次卫星除发射增强的L1、L2民用信号和M码外，将在1176.45兆赫增加第3个民用信号（L5）。在ⅡF发射以前，M码将从发展型过渡到工作型。因为导航卫星星座的发射需要有一段时间，故在轨道上获得全工作能力则要在2008年发射18颗L2民用信号和M码卫星后才能实现。18颗卫星组成的第三个民用信号（L5）的星座预计要到2011年才能发射完。

此后，美军将得到抗干扰能力有所增强的新信号--M码。它能发送更大的功率，而不干涉民用接收机。M码还给军方一种新的能力，以干扰敌方对信号的利用，但其细节是保密的。

L2民用信号即第二个民用信号称为L2C，使民用用户也能补偿大气传输不定性误差，从而使民用导航精度提高到3～10米。而美军及其盟军因一开始就能接收L1和L2中的P码，故一直具有这种能力。

对L2的设计约束是它必须与新的M码兼容。为避免对军用L2 P（Y）接收机的任何损害，新的民用L2应具有与现有C/A码相同的功率和频谱形状。这里，括号中的Y码是P码的加密型。实际上，民用L2信号将比现有的L1 C/A信号低2.3分贝。功率较低的问题将由现代的多相关器技术加以克服，以便迅速捕获很微弱的信号。

GPS卫星发射的信号必须现代化，同时又要保持向后兼容性。组合的民用信号与军用信号必须放在现有频带中，而且具有足够的隔离，以防互相干涉。美国决定将C/A码信号放在L1频带和新的L2频带的中部，供民用使用，而保留Y码信号。

M码将采用一种裂谱调制法，它把其大部分功率放在靠近分配给它的频带的边缘处。抗干扰能力主要来自不干涉C/A码或Y码接收机的强大的发射功率。

M码信号的保密设计基于下一代密码技术和新的密钥结构。为进一步分离军用和民用码，卫星对于M码将具有单独的射频链路和天线孔径。当卫星能工作时，每颗卫星可能在每个载波频率上发射两个不同的M码信号。即使由同一颗卫星以同一载波频率发射，信号将在载波、扩散码、数据信息等方面不同。

M码的调制将采用二进制偏置载波（BOC）信号，其子载波频率为10.23兆赫，扩码率为每秒5.115百万扩散位，故称为BOC（10.23，5.115）调制，简称BOC（10，5）。因为BOC（10，5）调制与Y和C/A码信号相分离，故可以较大的功率发射，而不降低Y或C/A码接收机的性能。BOC（10，5）对于针对C/A码信号的干扰不敏感，而且与用来扩展调制的二进制序列的结构难以分辨。

L5将位于960～1215兆赫频段，而地面测距仪/塔康（DME/TACAN）导航台和军用数据链（Link 16）已大量使用这个频段，但这只会对欧洲中部和美国高空飞行的飞机产生干扰。美国计划对在L5±9兆赫以内的DME频率进行重新分配，以便L5信号在美国的所有高度都能良好地接收。

一些新的抗干扰技术

由于GPS卫星发射的导航信号比较微弱，而且以固定的频率发射，因此军用GPS接收机很容易受到敌方的干扰。

美国国防预研计划局（DARPA）正在发展一种新的抗干扰方法，采用战场上空的无人机来创造伪GPS星座，使其信号功率超过敌方干扰信号的功率。

所谓伪卫星，就是将GPS导航信号发射机装在飞机或地面上，顶替GPS卫星来进行导航。DARPA用无人机做伪卫星的研究，称为GPX伪卫星概念，旨在使己方的部队在受干扰的战场环境中具有精确的导航能力。其方法是由飞行中无人机上的4颗伪卫星广播大功率信号，这样在战场区域上空产生一个人工GPS星座。4架"猎人"无人机就可覆盖300千米见方的战区。

只要对现有GPS接收机的软件作些改变就可使用伪卫星发射的信号。当用实际GPS星座导航时，接收机开始需要知道卫星位置，即星历的情况，故伪卫星概念面临的挑战是采用可用的低数据率信息把4颗运动的伪卫星的位置告诉接收机。因此，DARPA和柯林斯公司设计人员的关键任务是在可用的50比特/秒信息中发送伪卫星星历。无人机的稳定性相当好，不会像战斗机那样机动；但任何运动都会使位置有点不确定。因而与采用卫星星座的导航比较，其定位总误差将增长约20%。DAPRA已用在7500米高度上的公务机上以及约3000米高度上的"猎人"无人机上试验了单颗伪卫星，导航精度从采用真卫星时的2.7米下降到4.3米。

当然，伪卫星不一定要全部机载，也可采用地面和机载发射机混合的方案。将某些伪卫星设在地面上的缺点是减少了覆盖范围，但提高了导航精度。为了克服干扰，伪卫星可发射100瓦信号，使地面接收机处的信号强度比来自卫星的信号强度增加45分贝。

诺斯罗普·格鲁门公司正在研制可提供30～40分贝抗干扰改进的GPS接收机。这种称为"反干扰自主完整性监控外推"的抗干扰方法将由惯性导航和GPS接收机在载波相位级进行全耦合来实现。全耦合滤波器将减小GPS跟踪回路的带宽，从而减少干扰信号进入GPS接收机的机会。

柯林斯公司和洛克希德·马丁公司联合为JASSM空面导弹研制的G-STAR高反干扰GPS接收机采用了调零和波束操纵的方法。该接收机重11.3千克，采用了一个空间时间适配器，适配器探测出一个威胁，便将其信号调到零，并在发射导航信号的卫星方向增加增益。

这种反干扰技术以数字方式实现，故称为数字波束成形器，它比常规的模拟调零法更为精确，同时可将接收机的波束调整到朝向可用的导航卫星。数字信号处理可通过动态移动零位来抵消噪声，增加增益，并通过一个6元天线阵来操纵波束。

民用GPS接收机也有抗干扰的问题，但民用GPS接收机用户更关心非故意干扰。非故意干扰基本上为宽波段类型，与干扰机将其功率集中于GPS频率不同。与软件有密切关系的数字信号处理方法，在对付宽波段干扰方面是很理想的。

美国Electro-Radiation（ERI）公司指出，常规抗干扰方法的是采用相控阵天线组成的零位操纵天线，这不仅要增加重量，且成本较高，而在接收机上实现的抗干扰技术通常只有有限的干扰剔除能力或者是专为对付某种干扰而特地设计的抗干扰能力。

这家公司已研制出能有效地对付所有已知类型干扰的一种干扰抑制装置（ISU），它不需要昂贵和笨重的天线，可以低成本、高效的方式加装到新的和现有的GPS接收机中，既适合军用，也适合民用。

这种干扰抑制装置包括补钉天线以及可插入任何GPS接收机天线接口的电子装置，用来抑制宽带噪声和窄带干扰。它使GPS接收机增加20分贝的抗宽带噪声能力和35分贝的抗窄带干扰能力。

关于GPS的漂移：

早先的GPS由于收星能力比较弱，总是会发生断讯，尤其在城市中用做导航的时候，给出行造成很多不便。后来开发的一些民用GPS芯片，将信号不够强的GPS信号也收入，这样就造成了漂移的现象。但是如果在同样的情况下，较早的GPS产品即会完全断讯，直到可以找到信号够强的卫星才开始接受。所以这是一个比较矛盾的选择，但是随着软件和硬件的不断开发升级，相信这种情况会越来越少。

讯号会飘是Xtrac技术的GPS最常发生的问题(高感度的GPS大多是使用Xtrac技术，GM-270u就是)，因为它是利用放大微弱信号加以运算来定位的，而卫星信号时刻都在改变，所以GPS不断的运算以修正误差，当所收讯号前后差异极大的时候，就会看到"飘移"的现象。导航软体是单纯接收GPS所传来的信号，将定位信号显现在萤幕上，所以跟信号飘移无关，纯粹是GPS的接收定位误差。2.再则GPS卫号有５～２５公尺的误差，当然地图软体锁路程式设计也有关，但接收机因素比较大些吧。3.再则你的GPS使用的座标系统和电子地图的座标系统是否相同呢（很少发生）

gps的冷启动、温启动、热启动

GPS开机定位分为冷启动、温启动和热启动三种：

冷启动：以下几种情况开机均属冷启动。初次使用时；电池耗尽导致星历信息丢失时；关机状态下将接收机移动1000公里以上距离。

温启动：距离上次定位的时间超过两个小时的启动。

热启动：距离上次定位的时间小于两个小时的启动。

有时候如果机器有软件问题，需要进行冷启动，冷启动可以使用gpsviewer进行。