手持GPS原理到原則

手持GPS原理到原則

定位系統(tǒng)，由24顆衛(wèi)星和它們的地面控制站以及不計其數(shù)的GPS接收器（用戶終端）組成。這個龐大無比的系統(tǒng)從1973年開始籌建，1989年開始發(fā)射衛(wèi)星上天，直到1994年完成。我們常說的“GPS”其實只是定位系統(tǒng)里面zui末端的GPS終端而已，只是我們手里拿著的那臺小機器，而事實上的“GPS”是個非常龐大的系統(tǒng)，大家心里有數(shù)就好了。

GPS的工作原理是這樣的：飛在天上的24顆GPS衛(wèi)星們用無線廣播的方式不停的往外發(fā)送自己的位置和時間信息，某臺GPS接收到某顆衛(wèi)星的信號后，會拿自己的時鐘信息、衛(wèi)星的時鐘信息和位置信息這些數(shù)值去進行復雜的計算。zui后算出來什么結果呢，zui后算出來的是GPS和這顆衛(wèi)星的距離。從理論上說，如果GPS接收到三顆以上的衛(wèi)星發(fā)來的信號，算出GPS相對于這三顆坐標已知的衛(wèi)星的距離，就可以用簡單的三角方程得出GPS在地球表面的X、Y、Z三個坐標值，而得以定位。如果接收到更多的衛(wèi)星信號，那就可以用其他衛(wèi)星的信號來對定位數(shù)據(jù)進行比較，校對，而得出更加的坐標值了。所以，個GPS要定位，先要能夠收到足夠多足夠清晰的衛(wèi)星信號。根據(jù)現(xiàn)有的技術，經(jīng)過校正的GPS系統(tǒng)定位精度可以很容易的達到毫米。

跟廣播電臺與收音機的關系完樣，既然GPS衛(wèi)星是以廣播的方式發(fā)送信號，那就是說無論是誰，只要有臺接收機，這GPS衛(wèi)星信號都可以接收到，都可以使用這個系統(tǒng)，運營GPS系統(tǒng)的公司不直接向用戶收費。我們只要買臺GPS，就不需要再向誰繳納什么月租費，套餐費或者其他的什么費了。當然，人家也不是學雷鋒。除了這個系統(tǒng)在生產(chǎn)生活當中直接創(chuàng)造的效益以外，米國人還出售GPS的技術標準，讓別人也可以生產(chǎn)和使用GPS設備。對生產(chǎn)GPS設備的廠家收取技術許可費，我們買GPS的時候，其實已經(jīng)向米國人交錢了。

還是跟廣播電臺與收音機的關系完樣，GPS系統(tǒng)是單向的。GPS裝置本身完不具備和衛(wèi)星通訊的功能，衛(wèi)星和地面站完不可能知道GPS接收器在什么地方。所以我們在電影里面看到的用衛(wèi)星跟蹤器實時跟蹤壞蛋或者汽車的場面不是真實的，或者說，不是用的GPS系統(tǒng)。目前臺實用的GPS跟蹤裝置是用GPS接收器加上卡來實現(xiàn)的，就是說，接收器負責定位，然后把定好的位置信號用短信的方式發(fā)送出去。GPS接收器自己則是個啞巴，根本沒有辦法告訴衛(wèi)星我在哪里哪里快來救我。

剛才說GPS定位的精度可以達到毫米，估計有的看官就急了。為什么自己手里的機子達不到這個精度呢？我在這里要提醒下大家，GPS系統(tǒng)里面zui關鍵的衛(wèi)星和地面控制站和套技術是完完Madein米國的，所以，這個游戲的規(guī)則是由米國人說了算的。1992年的某天，米國人突然向世界使用GPS系統(tǒng)的人說，為了安，我不給你這么的信號了。說完，他們就給衛(wèi)星信號疊加了種叫S/A碼的干擾碼。有了這種S/A碼的作用，除了米國和特許用戶，其他同學的GPS定位精度都下子應聲大跌，實際的定位精度只能做到以10米為單位。所以，為了不被米國牽制，也為了自己的安，歐盟搞起了自己的“伽利略”系統(tǒng)，中國搞的叫“北斗”系統(tǒng)，俄羅斯也在開發(fā)自己的“GLONASS”系統(tǒng)。到目前為止，這些在建和完善當中的系統(tǒng)都還無法和GPS系統(tǒng)相比。

現(xiàn)在大家都知道GPS是干嘛的了，句話，GPS就是接收衛(wèi)星信號，輸出GPS所在地的經(jīng)度、緯度和海拔三個坐標值。在般人的實際應用當中，GPS往往和電子地圖軟件起配合使用。這種軟件可以和GPS裝置連接，從GPS那里獲取坐標值，然后把它標在地圖上，使用者看就可以知道自己具體在什么方位了。離開地圖和地圖上的地理信息，GPS是不能“導航”的。下面我們再說詳細點，這個就涉及到GPS的分類和使用了。

我們有時候看到別人開車的時候用GPS來導航，屏幕上顯示著地圖，和車子在地圖上的實時位置。駕駛員看著地圖和車子的位置就知道要到達目的地應該怎么轉彎，怎么避開單行道，怎么上下復雜的立交橋引橋等等，zui后駕駛員是看著地圖到達目的地的。沒有地圖，駕駛員只能看到自己的車子是屏幕上的個移動的坐標點，就和你在陌生城市行走，卻不知道身處何方樣，你靠知道自己的當前坐標是不能到達目的地的。

電子地圖軟件除了能把GPS位置點放到地圖上讓人知道身處何方以外，還有很多其他功能。既然叫“電子地圖”，就說明它不是張簡單的圖片，例如個JPG或者BMP文件。電子地圖是張包含了大量地理信息的地圖，上面的每個點都不是簡單的個“像素”。電子地圖上的每個“像素點”同樣包含有這個點的地理坐標，經(jīng)緯度，海拔高度等信息。這樣來，電子地圖軟件就可以拿GPS坐標和圖上的像素點的坐標去比較，計算，軟件就可以知道你離目的地還有多遠，按照現(xiàn)在速度多少分鐘以后要轉彎。如果你設定了目的地，軟件還可以幫助你計算出條zui快到達的線路顯示在顯示屏上，你只要駕車按照這條線路行駛就可以了。另外，電子地圖還可以加入很多動態(tài)信息，例如賓館酒店，景點廁所，機場學校，公司機構等等，看著屏幕你就可以輕松到達你想去的地方。

而在戶外，形勢就變了。戶外的地圖是很難找的。除了些特殊部門和特殊機構，般人拿不到我們要在戶外用的地圖。開發(fā)電子地圖的公司也不可能到每個驢友去的地方繪制份野外地圖，上面還有溪流，補水點，營地，小路。電子地圖般只包含城市，城市間的主干道，比較大的縣城這樣的地方。再精細下去，來涉及安不能隨便搞，二來電子地圖公司也沒有經(jīng)濟動力去測繪了。你想想，沒有賓館酒店做廣告，誰愿意去荒山野嶺給你畫地圖呀！所以，對于我們驢友來說，般的電子地圖在野外就是片空白，失去了導航功能。所以，想買GPS到戶外使用的人必須先明白這點，GPS在野外是不能導航的。

那GPS在野外應該怎么用？可以怎么用？

GPS在野外主要用于航跡的記錄。記下你曾經(jīng)去過的地方，記錄下你行徑的軌跡，供下次使用參考。另外，你還可以在GPS上輸入些標記點，讓你在野外的時候可以大致判斷你相對于這些參照點的相對位置。舉個例子，我們去峰，拿著GPS去的。出發(fā)前我把小陸，內朝江，下水源，兩江鎮(zhèn)這些地方的坐標輸入到GPS里面，這些點就會顯示在GPS上。等你到了山里，在枯樹洞迷了路，掏出GPS看看，你就可以知道，原來你距離小陸已經(jīng)很近，小陸就在你的西南方向直線距離公里的地方，海拔高度相差只有三四百米。嗯，不用慌，我照著這個指示慢慢尋找，總能找到路回家。等我們這次行程結束，我們就有了這次的航跡，下次再去峰，跟著這個航跡走就不會迷路了。GPS的導航功能，只有在有航跡記錄的基礎上，在第二次出行時才能發(fā)揮出來。原因很簡單，戶外沒有地圖，沒有地標，沒有路徑，只有GPS的坐標和參照點的坐標。而點和點之間怎么走沒有指導，我們不能從迷路的地方沿直線往小陸出發(fā)，因為可能遇到懸崖。當然，對玩滑翔傘的除外。

這就是地圖、GPS和導航的關系。真正喜歡玩GPS的驢友，可以好好學習下怎樣自己制作戶外地圖。Google公司出品的衛(wèi)星地圖軟件GoogleEarth（簡稱GE）是完免費的軟件，上面有視覺分辨率較低的地圖。不過，雖然看起來精度很低，但是這個電子地圖上的每個點同樣包含有地理坐標信息。通過導出這些地理坐標信息和圖像并且導入你的GPS，你可以為自己的GPS建立份要去的地方的地圖。由于衛(wèi)星不可能拍到隱藏在植被下的小路的照片，而且我們不允許Google提供高分辨率的照片，所以這種地圖在野外同樣是不能導航的，只能提供地形和地貌信息供驢友參考。驢友們學習怎樣制作、校正地圖，從某種意義上說，也是非常必要的，這和是否擁有GPS是無關的。我認為學會研究地圖是新驢向老驢進軍的必經(jīng)之路。

常見的GPS有幾種，*種是GPS天線＋智能手機（掌上電腦）＋電子地圖，第二種是GPS導航手機，第三種是車載的體化GPS裝置，第四種是專業(yè)的戶外手持式GPS。*種常見于汽車導航，買個GPS天線，把位置搞清楚，在智能手機或者掌上電腦里面裝上電子地圖軟件，把GPS天線和手機連接好，打開電子地圖，就可以看到上面顯示的位置坐標了。GPS天線很便宜，兩百塊個，手機現(xiàn)成的，電子地圖正版的七八百塊，D版的任拷，這套東西可以非常好的工作在城市和城際主干道上，帶你去你想去的地。第二種GPS的使用者要注意，手機型GPS往往是“偽”GPS。我們上面說過，GPS要根據(jù)衛(wèi)星信息來計算出自己和衛(wèi)星的相對距離，而GPS手機往往是不能做這種計算的。它在工作的時候只能把接收到的衛(wèi)星信息轉發(fā)給基站，基站拿到數(shù)據(jù)后算好，再把結果發(fā)給手機。換句話說，GPS手機離開基站是不能使用GPS功能的。當然我也不排除有的手機有完整的GPS功能，可以脫離基站使用。要分辨手機是不是偽GPS很容易，把手機切換到“離線模式”，再打開GPS功能，如果還能定位的就是真GPS，如果無法定位的就是偽GPS，使用時要切記離開了手機信號可以到達的地方GPS就不能用了。第三種GPS往往是品牌貨，很多做MP3MP4之類數(shù)碼產(chǎn)品的廠家都有出品。原理跟*種是樣的，只是天線電腦和軟件是體的。由于品牌貨不會使用盜版的電子地圖，所以成本都比較高，便宜的七八百，貴的兩千，屏幕大點的兩三千都有。不過這兩種GPS往往都使用車載電源，屏幕大，耗電，民用產(chǎn)品，不防水防震，基本上沒有辦法在戶外條件使用。第四種GPS則比較專業(yè)，很多具有防水防震功能。有的可以裝地圖，有的則沒有裝地圖的功能，鐵了心不讓你在城里用。目前zui有名的就是Garmin（高明）和Magellan（麥哲倫）兩個品牌，各有很多不同用途不同價位的型號。

好的新的GPS有這樣些特點，先是控制芯片*，節(jié)能。能更快的做計算，算法也更科學，更*，可以定程度上提高靈敏度、搜星的效率和定位精度。節(jié)能也很重要，現(xiàn)在般的GPS都可以連續(xù)使用十幾個小時不用換電池；二是天線設計好，靈敏度高。可以在陰雨天，厚云層，甚至在茂密的林木間使用。差的GPS稍微有點遮擋甚至只是云厚點就會接收不到衛(wèi)星信號找不著北了；第三是大容量，可以安裝個甚至幾個地圖軟件（個都要幾百兆），可以選當?shù)氐牡乩硇畔ui豐富zui清晰的那個地圖來導航；第四是屏幕大，彩色，這個好處就不用說了；第五是防水抗摔打，結實可靠。這些功能以外，還有些GPS帶對講機功能，帶電子羅盤和氣壓測量功能，不而足。

我的GPS是的麥哲倫黃金子午線。屏幕很大，黑白，可以插SD卡，理論上容量無限。放摔抗打，防水，扔進水里能漂浮。天線是所謂的“四螺旋天線”，靈敏度比較高。芯片是號稱當前進的SirfIII。買了年多，到現(xiàn)在用的次數(shù)不算太多，也沒有出過什么問題。這個GPS是歐美版，不支持中文，贈送了個北美地圖，包括加拿大和美國，沒有國內地圖。淘寶買的，1000塊。我估計如果是中國版的就會有國內地圖，而且人家子不會用D版，當然價格也上去截。