ＧＰＳ衛(wèi)星導(dǎo)航定位的原理和方法

吳國和

我們知道，用數(shù)對可以表示平面上任意一點的位置。其實，表示平面上點的位置，方法并不是只有一種。這里介紹用GPS來導(dǎo)航定位的原理和方法。

GPS的工作原理，簡單地說來，就是要首先確知衛(wèi)星的準確位置，然后準確測定衛(wèi)星至地球上我們所在地點的距離，從而達到定位的目的。

要確知衛(wèi)星所處的準確位置，首先要通過深思熟慮，優(yōu)化設(shè)計衛(wèi)星運行軌道，而且要由監(jiān)測站通過各種手段，連續(xù)不斷監(jiān)測衛(wèi)星的運行狀態(tài)，適時發(fā)送控制指令，使衛(wèi)星保持正確的運行軌道。將正確的運行軌跡編成星歷，注入衛(wèi)星，且經(jīng)由衛(wèi)星發(fā)送給GPS接收機。正確接收每個衛(wèi)星的星歷，就可確知衛(wèi)星的準確位置了。

接下來就要解決準確測定地球上某用戶至衛(wèi)星的距離。衛(wèi)星遠在地球上層空間，又處在運動之中，我們不可能像在地上量東西那樣用尺子來量，那么又是如何來做的呢?

同學(xué)們都知道，速度乘以時間等于距離，我們從科學(xué)課中還知道，電波傳播的速度是每秒鐘30萬千米，所以我們只要知道衛(wèi)星信號傳到我們這里的時間，就能利用速度乘時間等于距離這個公式來求得距離。因此，問題就歸結(jié)為測定信號傳播的時間。

要準確測定信號傳播時間，要解決兩方面的問題。一個是時間基準問題，就是說要有一個精確的時鐘。就好比我們?nèi)粘Ａ恳粡堊雷拥拈L度要用一把尺子一樣，假如尺子本身就不標準，那量出來的長度就不準；另一個就是要解決測量的方法問題。

GPS系統(tǒng)在每顆衛(wèi)星上裝置有十分精密的原子鐘并由監(jiān)測站經(jīng)常進行校準，而測定衛(wèi)星信號傳輸時間的方法十分復(fù)雜，有待于同學(xué)們在以后的學(xué)習(xí)中不斷去探討和研究。解決了這些問題，我們就能利用GPS系統(tǒng)精確定位了。

GPS定位技術(shù)是正在發(fā)展中的高新技術(shù)，數(shù)據(jù)處理技術(shù)也處在不斷更新之中。全球定位系統(tǒng)GPS是近年來開發(fā)的最具有開創(chuàng)意義的高新技術(shù)之一，其全球性、全能性、全天候性的導(dǎo)航定位、定時、測速優(yōu)勢必然會在諸多領(lǐng)域中得到越來越廣泛的應(yīng)用。

目前，GPS技術(shù)在我國道路工程和交通管理中的應(yīng)用還剛剛起步。相信隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展、高等級公路的快速修建和GPS技術(shù)應(yīng)用研究的逐步深入，其在道路工程中的應(yīng)用也會更加廣泛和深入并發(fā)揮更大的作用。GPS導(dǎo)航系統(tǒng)與電子地圖、無線電通信網(wǎng)絡(luò)及計算機車輛管理信息系統(tǒng)相結(jié)合，可以實現(xiàn)車輛眼蹤和交通管理等許多功能，如利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置并任意放大、縮小、還原、換圖，還可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上等等。