导航定位1---概述白话版

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发布于八月 27 2011

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-----大男孩的玩具 2006.8.8

目前正在使用或者实施中的定位系统大概有以下6种：

手机定位
北斗
准天顶
伽利略
格洛纳斯
GPS

一．手机定位

现有的手机系统都是一个基站覆盖一定的区域，蜂窝式的。基站位置已知，那么一部手机与相邻几个基站的联系就可以大致确定此手机所在位置。

Mobile Phone GPS

使用时用户通过短信或WAP等方式主动查询，系统从数据库中找到最接近的结果返回给客户，通常是”XX街XX 大厦附近”。目前GSM的定位精度大约是100-200米；CDMA定位精度大约是70-100米。
手机定位精度不高，无法作为导航应用。而且，郊区或者没有基站覆盖的地方，无法定位。

二．北斗

中国也有自己的卫星定位系统-----北斗。
目前正在运行的是：北斗一号或北斗一代。其设计思路非常类似于1982年美国搞的GEOSTAR系统。

北斗卫星定位系统

北斗一号由赤道上方的两颗静止卫星、一颗备份卫星、地面系统、用户设备等组成。整个系统基本覆盖中国本土。工作时，地面系统通过卫星以广播方式发送信息，用户设备如果有定位需求就可以在收到卫星信息后于固定时间内响应，响应信号通过两颗卫星转给地面系统，地面系统根据之前发送广播信息至接收到最后一个响应这段时间内的几个延迟来确定用户的位置。
严格意义上说北斗是二维定位，也就是只有经纬度数据，海拔高度也许是用户自己测或者地面系统根据带高度数据的地图推算。定位精度受很多因素影响，没有准确值。
北斗是双向传输的系统，用户设备中要求有功率大于10W的发射模块，所以价格和体积很难降下来。要提高定位精度，用户设备中还需要有高精度的海拔测量模块，可操作性很差。
整个北斗一号系统，非常尴尬。民用，没人用。军用，来来回回发送信号直接招来敌人的导弹，当然，这个导弹打不准，如果它仅仅用的是攻击对象自己的北斗数据；整个系统也非常容易被阻塞或者摧毁。
北斗一号最有可能的发展前途：高精度时钟、短信传输。
北斗二号已经开始了，传说中将于2010年逐步启用，貌似一个好消息，拭目以待。

三．准天顶

日本人是相当热心于定位的，自己家里要定，邻居家里也要定。

日本准天顶卫星定位系统

日本正在实施中的“准天顶”卫星系统集定位、通信、广播一体，由3颗不运行在同一轨道的导航卫星和1颗定位精度达250毫米的S波段通信卫星组成，它们在距地约3.6万公里的圆形轨道上每天绕地球一周。无论任何时候都会有一颗卫星停留在日本本土天空正顶附近，因此该系统被称为“准天顶”。

四．伽利略

欧盟正在实施中“伽利略”卫星定位系统由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成。覆盖全球，预计于2008年投入使用。该系统可为各类用户提供精确定时和导航信息。定位精度据说可以到厘米级，民用信号精度也能到1米。
可喜的是中国与欧盟签署了就“伽利略”签署了协议，投资、合作。

五．格洛纳斯

俄国目前正在使用的卫星定位系统，建设中…
格洛纳斯GLONASS--- Russia's Global Orbiting Navigation Satellite System
计划由24颗卫星组成，军民两用。目前大概是17颗处于工作状态的卫星。预计于2010年完成，可覆盖全球，定位精度1米。
GLONASS计划始于上个世纪冷战时期，冷战结束、苏联解体、经济衰退等诸多原因严重影响了该计划的实施。卫星老化严重，很多都处于非工作状态。
该项目重新启动，资金紧张、人员紧张，消息传到印度，这个超级军事大国立刻派了一堆人过去，带着一堆钱。

六. GPS

美国的GPS系统是目前唯一正在稳定运行的卫星定位系统。
GPS全称是NAVSTAR GPS----Navigation Signal Timing and Ranging Global Positioning System

GPS卫星定位

GPS是怎么工作的？
GPS由三个独立的部分组成：

空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。
地面系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。
用户设备：GPS接收机（大家通常说的“GPS”就是指它）

这24颗卫星沿着6条轨道每半天绕地球一周，任何时刻全球任一点上空都有4-11颗卫星。

GPS卫星定位系统

卫星以广播方式发送时间和自身位置数据
接收机接收天空中大于等于3颗卫星各自发送的时间和数据，计算出自身所在地的经度、纬度、海拔高度。

再简单一点说，GPS接收机可以为用户提供：经度、纬度、海拔高度、时间。
对于非专业客户，其中的经纬度数据配合电子地图使用。

GPS卫星发送两种数据：军用数据和民用数据。军用数据的误差约为1米。民用数据的误差为5-10米。
我们平时接触到的GPS接收机只能采用民用数据。

GPS系统应该说相当科学，用户端就是个单纯的接收机，安全、稳定、成本低、体积小。

GPS系统也是始于上个世纪冷战时期，历时约20年，94年正式投入使用。91年海湾战争中小量GPS应用就震撼了全世界，尤其是那几枚精确命中目标的导弹的电视画面，GPS瞬间就被神话了。当然，我还是相信The Rock中汉墨所说，那几枚导弹是他手下冒死用激光棒引导的。
91年后，随着电子技术的跨越式发展，GPS系统日趋完善，卫星信号在向下兼容的前提下有过几次大幅度改进，接收端技术也有大幅度改进，GPS已有无数种应用，遍及各个领域。
虽然说民用信号精度不够高，但是像测绘等有高精度要求的应用也是可以使用的。测绘中设立固定点，多台GPS接收机共同工作，采用差分测量的方法来提高其精度。日本在中国的测绘就是这样干的，要这么精确的数据做什么？

GPS系统属于美国，其它国家只能利用其民用信号。而且一旦开战，战场的GPS民用信号肯定会被美国施加干扰或者关闭。所以，稍微有点条件的国家都不惜一切的建设类似系统。
欧盟里有很多中立国家，伽利略计划是开放的，估计永远不会关闭其信号。而且伽利略卫星数大于GPS，会在GPS大幅度改进前投入运行，定位精度高于GPS。美国慌了，通过国际性的空间、电信等协议对欧盟施压，欧盟和美国就伽利略与GPS配合等问题的谈判持续了相当长时间，看来是谈妥了。

另外，提一下高通的GPSONE。
高通，拥有CDMA，并且不断创新，一家我非常尊敬的公司。GPSONE简单说就是GPS与CDMA配合使用的解决方案，好东西，也应该是今后的发展趋势。既然用到了GPS，定位精度自然比单独使用CDMA网络高得多。不过很奇怪，GPSONE定位精度又远低于通常意义上的GPS接收机，它的技术资料没公开，个人认为也许是受体积限制，GPS天线部分缩水了。
此解决方案给了急功近利的联通，推出个”定位之星”，原本可以单独使用的GPS数据被完全捆绑在CDMA网络上，没有CDMA网络覆盖就无法使用，收费还不低。可惜了！另一边，移动笑了。

顺便回答一下常见问题

No.1：GPS做什么的？有什么用？
答：定位、导航、授时、摆酷。
GPS应用归根到底就是这4种。知道自己在哪里、知道去某地怎么走、接收精确到ns级的时间、GPS截止目前还是相当吸引眼球的。

No.2：GPS怎么收服务费的？交给谁？
答：免费的。
目前社会上常见的GPS应用好像只有一种是收费的：车辆定位。基本上是两种车享受此收费服务：江湖地位很高的高档车、江湖地位很低的货车\客车。这两种车可以预装GPS接收机（配合手机模块），在手机信号覆盖的区域内都能通过短信等方式确定车辆所在位置，关闭发动机，甚至是听到车内人的谈话。

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