GPS的基本特点和作用

时间:2015-01-27     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  与其它的导航和定位技术相比,GPS定位技术主要有以下特点:

  (1)全球范围内连续覆盖。由于GPS卫星的数目较多,其空间分布和运行周期经精心设 计,可使地球上(包括水面和空中)任何地点在任何时候都能观测到至少4 颗卫星(这是 GPS 定位系统获得解的必要条件)。从而可以保证全球范围的全天候连续三维定位。

  (2)实现实时定位。GPS 定位系统可以实时确定运动载体的三维坐标和速度矢量。从而可 以实时地监视和修正载体的运动方向,避开各种不利环境,选择最佳航线。这是许多导航定 位技术难以企及的。

  (3)定位精度高。利用GPS 系统可以获得动态目标的高精度的坐标、速度和时间信息, 在较大空间尺度上对静态目标可以获得10-6~10-7 的相对定位精度。随着技术水平的提高, 定位精度还将进一步提高。

  (4)静态定位观测效率高。根据精度要求不同,GPS 静态观测时间从数分钟到数十天不等, 从数据采集到数据处理基本上都是自动完成。而使用传统的测绘技术达到相同的精度则比较 困难,且往往需要几倍乃至十几倍的观测时间并耗费大量人力物力。

  (5)应用广泛。GPS以其全天候、高精度、自动化、高效益等显著特点成功地应用于测绘 领域、资源勘探、环境保护、农林牧渔、运载工具导航和管 制、地壳运动监测、工程变形监测、地球动力学等多门学科。

  以下试举两例:

  例1-1 美国德州的科学家通过配备在奶牛脖子上的 GPS 定位装置(如图1-1),跟踪它们的路线,观察奶牛饮水、 吃草的区域和行进的路线,来研究水源、牧草分布等畜牧问 题。图1-1 中牛脖子下的金属装置即是一个GPS 定位装置。 这个“项圈”不到一磅重,采集并存储包括定位数据在内的 几个种类数据,牛几乎不会注意到它的存在。

  例1-2 联合制导攻击武器(JDAM-Joint Direct Attack Munition)是美国一种将常规炸弹经过改造使其具备精确打 击能力的战术武器,主要是在常规炸弹上安装一个GPS 收 发装置,使其根据GPS 系统提供的信息进行精确定位。美 表1-1 NNSS 卫星与GPS 卫星比较 系统特征 NNSS GPS 载波频率(GHz) 0.15 和0.40 1.23 和1.58 卫星平均高度(km) 约1 000 约20 200 卫星数量(颗) 5~6 24 卫星运行周期(min) 107 718 卫星钟精确度(ns) 10-11 10-12 图1-1 “GPS 奶牛” 3 国军方称该技术具有极高的系统可靠性。自1991 年海湾战争以后,JDAM 逐渐取代了昂贵 的激光制导炸弹,成为美国空军的主要打击武器之一(如图1-2)。

  JDAM 炸弹能从远离攻击目标24km的高度投下,经GPS的矫正后让炸弹精确落到打击目标上,令人防不胜防。据报道,“9.11”恐怖袭击事件后,美军在对阿富汗前塔利班政权的军事打击中曾使用了该种武器。综上所述,GPS技术的产生和发展,是空间信息技术的一次重大突破。不但使传统测量 理论和方法发生巨大的变革,而且对其它相关信息技术领域产生深远影响。


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