GPS接收器种类介绍

1.非独立式GPS
笔记本电脑使用的GPS接收机有蓝牙、CF(Compact Flash)、USB等3种接口，配合PDA使用的还有SDIO接口的。这些GPS没有显示屏，不能独立使用，通过NMEA协议标准将定位信息提供给计算设备。这些非独立式GPS的制造商大多是新兴的电子设备制造商，很多知名制造商都来自中国台湾省，如长天科技(Holux)、丽台科技(LeadTek)等。

2.GPS Mouse
USB接口的GPS接收机也被称为GPS Mouse，价格最便宜。GPS Mouse把GPS模块、天线和串口/USB口转换芯片集成在一起，通过一段1～1.5m的线缆连接到笔记本电脑的USB口。USB接口既可以传递GPS定位信息，也可以向GPS模块供电。GPS Mouse非常适合笔记本电脑车辆导航，但是不适合步行时使用。在车辆导航时，GPS Mouse可以放到车外并吸附到车顶上，最大限度地接收GPS信号(优质的汽车玻璃含有金属成分以抵挡紫外线，会降低GPS信号强度)。

细心的读者也许从前面的介绍中注意到，GPS Mouse中有一个串口/USB口转换芯片，这岂不是画蛇添足，直接把GPS模块设计成USB接口不就完了？这一“画蛇添足”的设计起因在于GPS数据接口协议NMEA-0183，这一协议把GPS的数据接口定义为4800bps的串行数据总线。绝大多数的电子地图软件都通过NMEA V2.0以上标准读取串口上的GPS信息。如果GPS直接设计成USB口，就会有兼容性问题，而通过串口/USB口转换芯片，在计算设备上再安装驱动程序，就可以把USB口模拟成串口，兼容性非常好。事实上，CF口和蓝牙的GPS接收机也都要模拟成串口，才能被电子地图软件识别。

除了NMEA数据接口协议外，最为知名的是Garmin公司GPS的专用Garmin协议。Garmin自己的地图软件都只支持Garmin协议，另外Google Earth Pro/Plus和OziExplorer目前也支持Garmin协议。

3.CF卡GPS
CF卡GPS主要是为PDA设计的，不过现在的PDA越做越小，已经逐渐放弃CF卡而改用SD卡。CF卡通过转接卡可以接入笔记本电脑的PCMCIA接口，因为没有线缆连接，使用起来比USB接口更为方便，优势主要体现在步行使用中。在车用导航时，CF卡GPS可以通过外接天线实现GPS Mouse灵活摆放的特性(通过把天线摆放到合适的位置以接收到足够强的GPS卫星信号)。当然，CF卡GPS的价格也略高，一般在500～600元。

由于CF卡GPS最初主要面向PDA设计，留给我们的后遗症就是部分产品的驱动程序和笔记本电脑上的操作系统兼容性不好，甚至根本不能安装，用户在购买时最好先安装调试再付款。

4.蓝牙GPS
蓝牙GPS接收机是2005年的明星，通过无线连接笔记本电脑、PDA甚至智能手机都非常方便，又可以实现灵活摆放的特点，因此受到了用户普遍欢迎。由于蓝牙标准本身就有模拟串口的功能，所以在电子地图兼容性方面也比较好，不过有时也有不兼容问题。

蓝牙GPS的缺点是需要配备电池并经常充电，而且很多用户不熟悉蓝牙设备的软件设置方法。加之价格略高(800元上下)，应用还不够普遍。不过，随着越来越多的笔记本电脑集成蓝牙功能，蓝牙GPS有望成为市场上的主流产品。

5.独立式GPS
其实，最早的民用GPS都是可以独立使用的GPS设备。这类设备又可以分为手持式、车载式，有独立显示屏用于显示地图或航点航迹信息，大部分有集成的电子地图功能(俗称地图机)，体积一般也比较大，价格从1000～9000元不等，功能差异很大。独立式民用GPS最著名的2家供应商都来自美国，分别是高明(Garmin)和麦哲伦(Magellan)，在国内可以买到他们的产品。此外还有欧洲的TomTom在车载GPS领域中比较著名。

独立式GPS一般也具有数据接口和笔记本电脑进行连接，接口大多为串口，部分采用USB口或蓝牙接口。这些接口的主要目的并不是为了把定位信号实时传递给计算设备，而是为在GPS设备和计算机之间复制航迹和地图等信息，因此在连接笔记本电脑传递定位信息时都不太方便。笔记本电脑已经很少配备串口，因此连接串口需要串口/USB口转换器，并安装驱动程序把USB接口模拟成串口。

独立式GPS一般不会连接笔记本电脑一起使用，除非不是地图机，或者没有特定地区的GPS地图。在配合笔记本电脑使用为主的应用模式下，我们也不推荐使用独立式GPS。

现在，有越来越多的PDA厂商加入独立式GPS的阵营，推出集成GPS接收机和电子地图的产品。尽管在应用上PDA GPS和传统的独立式GPS地图机很接近，但是这些产品都是通用的处理器、操作系统和电子地图软件，在架构、功耗、坚固性和防水性等方面也明显有别于传统独立式GPS。

GPS原理及应用


提起Gps我们中间有些人可能对这个名词比较陌生，提起伊拉克战争大家应该都比较熟悉。

2003年3月20日，伊拉克战争爆发。大批轰炸机、战斗机猛扑向伊拉克首都巴格达，用炸弹准确地将一座建筑彻底摧毁，行动代号：“斩首行动”；4月，一架B-1B“枪骑兵”轰炸机临时接到任务，用炸弹摧毁了另一座建筑。他们的目标都是一个人：萨达姆.侯赛因，他们所使用的炸弹都是一种：联合攻击炸弹(JDAM)，这些炸弹之所以都能够精确的打击目标，是因为他们都是通过卫星定位来实现定位，提供这种定位服务的正是由24颗美国卫星组成的全球定位系统--GPS。

GPS是英文GLOBAL POSITIONING SYSTEM 的缩写。原名为“导航星”(NAVSTAR),是美国国防部于1973年11月授权开始研制的海陆空三军共用的美国第二代卫星导航系统,是美国继阿波罗登月飞船和航天飞机之后第三大航天工程。1994年全面建成，历时20年，耗资300亿美元。

GPS全球定位系统是一个无线电空间定位系统,它利用导航卫星和地面站为全球提供全天候﹑高精度﹑连续﹑实时的三维坐标(纬度，经度,海拔)﹑三维速度和定位信息,地球表面上任何地点均可以用于定位和导航。

GPS系统包括三大部分：空间部分—GPS卫星星座；地面控制部分—地面监控系统；用户设备部分—GPS信号接收机。
空间部分—GPS卫星星座。

GPS空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座，其中由21颗工作卫星和3颗在轨备用卫星组成GPS卫星星座，记作（21+3）GPS星座。 24颗卫星均匀分布在6个轨道平面内，轨道倾角为55度，各个轨道平面之间相距60度， 即轨道的升交点赤经各相差60度。每个轨道平面内各颗卫星之间的升交角距相差90度， 一轨道平面上的卫星比西边相邻轨道平面上的相应卫星超前30度。卫星的分布使得在全球的任何地方，任何时间都可观测到四颗以上的卫星，并能保持良好定位解算精度的几何图形（DOP）。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

地面控制部分—地面监控系统。

地面监控部分包括四个监控间、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据，利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次，并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。

用户设备部分—GPS信号接收机

GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息；用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历；用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历，精度为几米至几十米（各个卫星不同，随时变化）；以及GPS系统信息，如卫星状况等。

GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。

GPS接收机对收到的卫星信号，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。

按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位（差分定位）。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位（差分定位）是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。

在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时（大气有明显差别），应选用双频接收机。

如：某品牌车载终端技术参数
（1） 电源：12VDC，300mA（待机状态下典型值）； 24VDC，150mA（待机状态下典型值），省电模式下小于33mA。
（2） 电源抗反接特性： <28V
（3） 尺寸：170mm × 110mm × 55mm
（4） 重量：0.5kg
（5） 数字信号传输指标：
传输方式：GPRS
传输速率：9600bps
传输频段：900 MHz /1800 MHz
GSM通信模组：SONY-ERICSSON 工业级模组 GR47
使用频段：900MHz/1800 MHz
输出功率：2W
电流消耗：发射：150mA 平均
空闲：35mA 平均
工作温度：-20~60℃
支持GPRS功能
GPS性能指标
接收板结构：美国SIRF 车载级模组 12通道 C/A码 L1波段
定位精度： <25米（无SA）在差分下达到10米以内
最大加速度：4g
最大速度：545米/秒
热启动时间： <8秒
典型重俘获时间：1秒
天线：有源微带扁平天线
接收板电源要求：25mA 5VDC.
工作温度：-40~85℃
（7） 工作温度：-20~60℃
（8） 储存温度：-40~85℃
（9） 相对湿度：≤93 %

GPS不仅用于导弹、飞船的导航定位，更是广泛用于飞机、汽车、船舶的导航定位，公安、银行、医疗、消防等用它建立监控、报警、救援系统，企业用它建立现代物流管理系统，农业、林业、环保、资源调查、物理勘探、电信等都离不开导航定位，特别是随着卫星导航接收机的集成微型化，出现各种融通信、计算机、GPS于一体的个人信息终端，使卫星导航技术从专业应用走向大众应用，成为继通信、互联网之后的IT第三个新的增长点。以GPS为代表的卫星导航定位应用产业越来越吸引众多人的关注。有关专家预测，到 "十五 "末期，我国的卫星导航定位应用市场的总产值将超过100亿元，导航定位运营服务产值超过30亿元。卫星导航定位产业在国内是一个具有巨大发展空间的朝阳产业。

以上讲的是ＧＰＳ原理，下面我们再来讲GPS系统在实际应用中是如何实现？GPS系统只是一个单一的定位系统，需要结合GSM等通讯网络系统来实现定位信息的传递。

GSM（Global System for Mobile Communications环球移动通讯系统），是一个开放、不断演变改进的系统。这个系统最强的优点之一在于拥有国际漫游的功能，消费者可以凭一个号码，在全球超过159个国家不受阻各地接受同等质量的电话服务。

GSM标准将会继续演变改进，与无线、卫星和移动系统配合下提供大幅增多的服务，包括高速多媒体数据服务、为同步使用该项服务而设的内置支援，以及将互联网与固网完美结合。

传统的定位信息是靠短信息SM方式来传递，现在又出现了一种新的分组数据承载业务，即GPRS，GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称。我们先来介绍传统的SM方式传递定位信息的方式。

①移动交换中心（MSC）同公众有线网（PSTN）、短消息中心（SMS）、监管维护通过有线方式连接；同蜂窝基站（BSS）通过有线或无线（如微波）方式连接。
②蜂窝基站（BSS）同移动单元（MS）通过无线方式进行相互连接，无线工作频段为900M。
③ 短消息中心（SMS）是实现短讯收发的信息平台。其在基站与移动单元之间的数据传输是通过无线信令信道进行传输。