GPS模块介绍以及应用行业

未知 2018-03-13

        GPS模块就是GPS信号接收器,它像“收音机”一样接收、解调卫星的广播C/A码信号,并不发送信号,属于被动定位。
        GPS模块接收到的信息通过运算与每个卫星的伪距离,采用距离交会法求出接收机的得出经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数,特点是点位速度快,但误差大。初次定位的模块至少需要4颗卫星参与计算,称为3D定位,3颗卫星即可实现2D定位,但精度不佳。GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息,供接收者选择应用。

GPS模块
 
影响GPS模块精确度的因素
 
        GPS模块的定位精度取决于很多方面,比如来自于GPS系统的卫星钟差及轨道差、可见GPS卫星数量及几何分布、太阳辐射、大气层、多径效应等。另外,同一个GPS模块,还会因为天线及馈线质量、天线位置和方向、测试时间段、开放天空范围及方向、天气、PCB设计等原因产生不同的定位误差。即使是同一个厂家同一个型号的不同GPS模块使用天线分集器同时进行测试时,静态漂移量也会有差别。
 
GPS模块的定位原理
        大致上是通过测定在轨卫星(在轨决定其是一个已知数据)到地面点的距离来获取地面坐标及其常规地理要素(即空间后方交会)。因为求解方程中位置量有XYZ及钟差T,所以接受卫星数必须大于等于4颗。
 
在定位过程中,有两种方法来求得卫星到地面的伪距(即含有误差的距离):1,测距码;2,载波相位。
 
1,测距码属于伪随机噪声码,是一种二进制码序列。其关键在于测量发射信号到接受信号中间的时间差,通过原子钟同步获得。由于搭载测距码的载波在穿越电流层是会发生折射,如是便产生了电离层误差。太阳活动对电离层总电子密度有影响,所以这也会对GPS定位产生影响,据我们老师讲以前有段时间因为太阳耀斑导致了GPS 不能使用。
 
2,若某卫星S发出一载波型号(此处将载波当做测距信号来使用),该信号向各处传播。在某一瞬间,该信号在接收机R处得相位为ψR,在卫星S处为ψS。注意,此处所说的ψR,ψS为同一起点开始计算的包括整周数在内的完整的载波相位。则卫地距ρ=λ(ψS-ψR)。
 
        由上可知如果对应的相位数不准确,或直接无法得到那么GPS也就无法工作了。另外在测量过程中如果卫星的高度角(卫星与地面水平的夹角)太小也无法进行测量定位。综上,在测量时段内没有4颗或以上卫星,高度角太小,有高层建筑之类遮挡物,太阳活动剧烈,天上卫星在轨位置及运行状况,接收机状况等都可能造成GPS 无法定位或定位不准确。
 
GPS模块定位原理
 
GPS模块的应用
1,手机:现在智能手机里面百度地图、高德地图、微信等等APP能够使用GPS定位,都是因为里面内置了GPS模块。
 
2,车载定位器:现在很多新车出厂的时候就已经内置了GPS模块,可以直接定位。也有租赁行业、汽车风控行业等等都使用车载定位器来保障汽车的安全。
 
3,个人穿戴产品:最流行的应该属于儿童定位手表;可以直接定位,还有一键SOS求救功能等等。
 
4,宠物定位器:也是使用了GPS模块
 
5,船舶远洋导航和进港引水
 
6,各种等级的大地测量,控制测量
 
当然现实生活中还有各种各样的应用场景,小编知识有限这里就不一一列举了。