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GPS教程

全球定位系统(GPS)代表全球定位系统。它主要用于确定用户在地球上的位置、速度和时间。本教程涵盖GPS基础知识,GPS应用,参考资料,并提供GPS芯片/模块制造商的链接。

GPS(全球定位系统)是GNSS(全球导航卫星系统)的一种,GPS有31颗卫星组成的星座在役,并基于CDMA技术。

GPS系统

GPS系统

如图1所示,GPS系统由总共28颗围绕地球运行的卫星组成,分为6个不同的轨道。卫星定位在大约20180公里的高度。随着轨道的运行,卫星与赤道的倾斜度约为55度。如图2所示,这使得从地球上任何位置都可以看到四颗卫星。

GPS系统在3D中确定位置

如图2所示,在三维空间中确定地球上的位置需要4颗卫星。让我们看看卫星是如何通过利用脉冲的时间间隔从卫星到达地球来确定距离的。
距离=穿越时间(秒)×光速(米/秒)
利用4颗卫星,可以确定4个未知参数,包括纬度、经度、高度和授时误差。

如图所示,GPS接收机测量T1,T2,T3和T4。
•卫星信号到达GPS接收机的时间。
•这些是根据其内部时钟测量的。
接收器掌握的信息越多,就能越快获得位置。

格洛纳斯

如上所述,GLONASS是全球导航卫星系统的缩写。

为什么我们需要A-GPS?

•时间方面——大约38秒对最终用户来说太长了。

Option1:保持GPS开机,跟踪卫星,并保持星历表/ GPS时间为最新,以始终处于热启动状态。
•问题在于能耗

选项2:每当用户想要使用他/她的GPS接收器时,就有人提供相关信息

灵敏度方面:
•冷启动:解码数据的物理极限在-148dBm左右
•例如,当用户在建筑物内时,GPS信号低于此限制
•从卫星上获取信息可以让GPS接收器打破物理障碍
•这些是辅助GPS = A-GPS的原因

A-GPS用户平面与控制平面

用户平面:
•使用分组交换网络(TCP/IP)能力绕过交换电路基础设施。
•不需要修改蜂窝网络
•不支持紧急呼叫的定位(在v1.0中)

控制平面:
•使用电路交换网络进行辅助数据和通信
-RRLP for GSM (2G)
- WCDMA (3G)的rrc

•需要更新多个网络元素
•支持紧急呼叫的定位
•A-GPS的替代方案是预测/扩展星历表
-但是:只有星历表,没有位置,可见卫星列表等。

A-GPS协议,SUPL

“安全用户平面位置”由OMA指定。OMA安全用户计划位置根据文档SUPL 1.0,V1_0-20070615-A。

A-GPS协议,控制平面,RRLP,GSM网络

•无线电资源LCS协议
•3GPP ref: 44.031, v5.12.0
测试用例:34.171(或25.171)/ 51.010一致性规范

GPS应用程序

GPS广泛应用于海洋、农业、手机、ATM、铁路、航空、航天、测量、计时等领域。

全球定位系统(GPS)的引用

有关GPS的官方资料,包括美国政府的标准、规格和应用,请参阅以下连结。
https://www.gps.gov/

GPS模块,接收机芯片制造商

GPS系统组件制造商,阅读更多

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