有關手提電話使用GPS的問題

GPS衛星


GPS衛星是由洛克菲爾國際公司空間部研製的，衛星重774kg，使用壽命為7年。衛星採用蜂窩結構，主體呈柱形，直徑為1.5m。衛星兩側裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板(BLOCK I)，全長5.33m接受日光面積為7.2m2。對日定向系統控制兩翼電池帆板旋轉，使板面始終對準太陽，為衛星不斷提供電力，並給三組15Ah鎘鎳電池充電，以保證衛星在地球陰影部分能正常工作。在星體底部裝有12個單元的多波束定向天線，能發射張角大約為30度的兩個L波段（19cm和24cm波）的信號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用於與地面監控網的通信。此外衛星還裝有姿態控制系統和軌道控制系統，以便使衛星保持在適當的高度和角度，準確對準衛星的可見地面。

由GPS系統的工作原理可知，星載時鐘的精確度越高，其定位精度也越高。早期試驗型衛星採用由霍普金斯大學研製的石英振蕩器，相對頻率穩定度為10 − 11/天。誤差為14米。1974年以後，gps衛星採用銣原子鐘，相對頻率穩定度達到10 − 12/天，誤差8m。1977年，BOKCK II型採用了馬斯頻率和時間系統公司研製的銫原子鐘後相對穩定頻率達到10 − 13/天,誤差則降為2.9m。1981年，休斯公司研製的相對穩定頻率為10 − 14/天的氫原子鐘使BLOCK IIR型衛星誤差僅為1m。



GPS系統原理


當蘇聯發射了第一顆人造衛星後，美國約翰·霍布斯金大學應用物理實驗室的研究人員提出既然可以已知觀測站的位置知道衛星位置，那麼如果已知衛星位置，應該也能測量出接收者的所在位置。這是導航衛星的基本設想。GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星曆中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距（PR）：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進位碼元組成的偽隨機碼（簡稱偽碼）發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複周期一毫秒，碼間距1微秒，相當於300m；P碼頻率10.23MHz，重複周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星曆、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等資訊。它是從衛星信號中解調變出來，以50b/s調變在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼；每三十秒重複一次，每小時更新一次。後兩幀共15000b。導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星曆數據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛星時間並將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛星星曆數據推算出衛星發無線電文時所處位置，用戶在WGS-84大地座標系中的位置速度等資訊便可得知。可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而，由於用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維座標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數，然後用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛星的信號。



GPS的功能



精確定時：廣泛應用在天文臺、通信系統基站、電視臺中
工程施工：道路、橋樑、隧道的施工中大量採用GPS設備進行工程測量
勘探測繪：野外勘探及城區規劃中都有用到
導航：

武器導航：精確制導飛彈、巡航飛彈
車輛導航：車輛調度、監控系統
船舶導航：遠洋導航、港口/內河引水
飛機導航：航線導航、進場著陸控制
星際導航：衛星軌道定位
個人導航：個人旅遊及野外探險
定位：

車輛防盜系統
手機，PDA，PPC等通信移動設備防盜，電子地圖，定位系統
兒童及特殊人群的防走失系統


GPS的六大特點


第一，全天候，不受任何天氣的影響；
第二，全球覆蓋（高達98%）；
第三，七維定點定速定時高精度；
第四，快速、省時、高效率；
第五，應用廣泛、多功能；
第六，可移動定位。

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