GPS始于1958年美国军方的一个项目,1964年正式投入使用。20世纪70年代,美国陆、海、空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS。主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务,并用于情报收集、核爆监测和应急通信等一些军事目的。经过20余年的研究实验,耗资300亿美元,到1994年,全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星已布设完成。GPS导航系统的基本原理是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离,然后综合多颗卫星的数据就可知道接收机的具体位置。要达到这一目的,卫星的位置可以根据星载时钟所记录的时间在卫星星历中查出。当用户接收到导航电文时,提取出卫星时间并将其与自己的时钟做对比,便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在WGS–84大地坐标系中的位置、速度等信息便可得知。
由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点,在航海中被广泛运用,作为先进的测量手段和新的生产力,已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。
GPS系统应用于航海中,不仅精度高、可连续导航、有很强的抗干扰能力,而且能提供七维的时空位置速度信息。在最初的实验性导航设备测试中,GPS就展示了其导航系统,在航海导航中发挥的划时代的作用。今天很难想象哪一条船舶不装备GPS导航系统和设备,航海应用已名副其实成为GPS导航应用的最大用户,这是其他任何领域的用户都难以比拟的。
今天,民用的GPS,和我们的生活更为接近。
在巡线车辆管理中的运用:巡线车辆监控调度方案服务于需要通过车辆巡逻来监控线路状态的服务型企业或管理型部门。方案将线路的规划和实际的巡线工作结合起来,以业务关键点为核心,通过GPS实时监控获得车辆的位置信息来考察车辆的巡线任务完成情况,通过各车辆距离事发关键点的距离和车辆当前的状态自动进行可调度车辆的选取。最终结合车辆分析和周密的统计报表,行成可计划、可执行、可评价的巡线车辆监控调度方案。该方案由行业中的成功实践者提出,并在2010广州亚运会对中国电信巡线车辆成功运用。
在汽车导航和交通管理中的应用:三维导航是GPS的首要功能,飞机、轮船、地面车辆以及步行者都可以利用GPS导航器进行导航。汽车导航系统是在全球定位系统GPS基础上发展起来的一门新型技术。汽车导航系统由GPS导航、自律导航、微处理机、车速传感器、陀螺传感器、CD-ROM驱动器、LCD显示器组成。GPS导航系统与电子地图、无线电通信网络、计算机车辆管理信息系统相结合,可以实现车辆跟踪和交通管理等许多功能。
而民用GPS,也曾应用于军事领域。在海湾战争时期,为了缓解当时“沙漠风暴”行动时军用GPS接收装置短缺的问题,美军考虑购买民用GPS接收装置。民用接收装置的导航功能和军用装置完全一样,只不过不能识别军用加密信号而已。因此,到了“沙漠盾牌”军事行动的时候,美国国防部就提前购买了数千套民用GPS接收装置装备各参战部队,占到了所有的5300套接收装置的85%。
GPS定位技术具有高精度、高效率和低成本的优点,使其在各类大地测量控制网的加强改造和建立以及在公路工程测量和大型构造物的变形测量中得到了较为广泛的应用。它已经融入到我们的生活当中,成为人类不可或缺的好帮手。
知识链接
随着2000年10月31日第一颗北斗导航卫星成功发射,我国开始逐步建立北斗卫星定位系统。截止到2013年,北斗在军用及民用领域均已开展应用,对GPS形成了一定程度的冲击。如在军用领域,北斗二代军用终端已达到厘米级的定位精度;而在更广泛的民用领域,三星已推出支持北斗卫星定位功能的手机,凯立德已推出支持北斗的车载导航仪,根据《国家卫星导航产业中长期发展规划》,到2020年,我国卫星导航系统产值将超过4000亿元,国内以往由GPS垄断市场的局面将彻底改变。
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