GPSの正式名称は何ですか?

GPSとは「Global Positioning System」の略で、中国語で「全地球測位システム」を意味し、人工地球衛星を利用した高精度の電波航法測位システムであり、世界中どこでも利用でき、地球に近いこの空間は、正確な地理的位置、車両速度、正確な時刻情報を提供することができ、海、陸、空におけるオールラウンドなリアルタイム 3 次元ナビゲーションおよび測位機能を備えた新世代の衛星ナビゲーションおよび測位システムです。

このチュートリアルの動作環境: Windows 7 システム、Dell G3 コンピューター。

Global Positioning System (GPS) は、人工地球衛星に基づく高精度の無線ナビゲーション測位システムであり、世界中のどこにいても、地球に近い空間でも、正確な地理情報を提供できます。時間情報。

GPS はその登場以来、その高精度、全天候型、世界的なカバー範囲、利便性、柔軟性により多くのユーザーを魅了してきました。

GPS は自動車の守護聖人であるだけでなく、物流業界管理のスマートスターでもあります。物流業界の急速な発展に伴い、GPS は決定的な役割を果たし、自動車市場に次ぐ第 2 位の主要消費者グループとなっています。

GPS は 1970 年代から米国で開発され、20 年の歳月と 200 億ドルの費用をかけて 1994 年に完全に完成し、海・陸・空のオールラウンドな運用を実現するリアルタイム三次元航法・測位機能を備えた新世代衛星航法・測位システム。過去 10 年間の我が国の測量および地図作成部門の使用により、GPS は全天候型、高精度、自動化、高効率などの優れた機能により、大多数の測量および地図作成従事者の信頼を勝ち取ってきたことがわかります。測地測量、工学測量、航空写真測量、車両ナビゲーションと制御、地殻変動監視、工学的変形監視、資源調査、地球力学、その他の分野で成功裏に使用され、測量と地図作成の分野に重大な技術革命をもたらしました。 。

GPS は、米国の第 2 世代衛​​星ナビゲーション システムです。子午線衛星ナビゲーション システムに基づいて開発され、子午線システムの成功経験を採用しています。現在の計画によると、GPSの宇宙部分は高度約2万200キロメートルの衛星24機を使用して衛星群を形成する。 24 個の衛星はすべて、約 11 時間 58 分の運用周期でほぼ円形の軌道を描き、軌道傾斜角 55 度の 6 つの軌道面 (各軌道面に 4 つの衛星) に配置されています。衛星を分散させることで、いつでも世界中のどこでも 4 つ以上の衛星を観測できるようになり、良好な測位ソリューションの精度でジオメトリを維持できます。これにより、時間的に連続したグローバル ナビゲーション機能が提供されます。

GPS は主に、宇宙部分、地上監視部分、ユーザー機器部分の 3 つの主要なコンポーネントで構成されます。 GPS システムは、高精度、全天候型、広範囲に使用できるという特徴を持っています。

測位原理

GPS測位には、擬似距離単一点測位、搬送波位相測位、およびリアルタイム差動測位が含まれます。

1.擬似距離測定と擬似距離単一点測位

擬似距離測定は、衛星から受信機までの距離を測定することです。これは、衛星から GPS 受信機に送信される測距コード信号の伝播時間に次の値を乗算したものです。光の速度、距離。擬似距離法一点測位は、GPS 受信機を使用して、特定の時刻に 4 つ以上の GPS 衛星との擬似距離を測定し、衛星航法メッセージから取得した衛星の瞬時座標を使用し、距離交点を使用します。アンテナの WGS-84 位置を計算する方法 座標系における 3 次元座標。

2.搬送波位相測定と搬送波位相測位

搬送波位相測定は、GPS 衛星搬送波信号と受信機アンテナ間の位相遅延を測定します。測距コードと航法メッセージは GPS 衛星搬送波上で変調されており、衛星信号を受信した後、受信機はまず搬送波上の測距コードと衛星メッセージを削除して、再構成搬送波と呼ばれる搬送波を取り戻します。 GPS 受信機は、衛星で再構成された搬送波と受信機内の発振器で生成された局部発振器信号を位相計を介して比較し、位相差を取得します。

3.リアルタイム差分測位

GPS のリアルタイム差分測位の原理は、GPS 受信機 (基地局と呼ばれる) を既存の正確な地心座標点に配置し、既知の地心座標を使用することです。 GPS 観測に対する補正が計算され、無線通信デバイス (データ リンクと呼ばれる) を介して移動中の GPS 受信機 (ローバーと呼ばれる) に送信されます。探査機は、補正値を使用して自身の GPS 観測値を補正し、上記の誤差を排除し、リアルタイム測位精度を向上させます。 GPS には、位置差分、擬似距離差分 (RTD)、搬送波位相リアルタイム差分 (RTK)、広域差分など、多くの動的差分方式があります。

GPS の機能

GPS は現在使用されている最も成功した衛星測位システムであり、として知られています。人間の測位技術における画期的な出来事。要約すると、このシステムには次のような特徴があります:

(1) グローバル、全天候型の継続的なナビゲーションおよび測位機能。 GPS は、世界中または地球に近い空間のさまざまなユーザーに、継続的な全天候型ナビゲーションおよび測位機能を提供できます。ユーザーは信号を送信する必要がないため、複数のユーザーを満足させることができます。

(2) リアルタイムナビゲーション、高い測位精度、短い観測時間。 GPS 測位を使用する場合、位置データは 1 秒以内に複数回取得できます。このほぼリアルタイムのナビゲーション機能は、非常に動的なユーザーにとって非常に重要です。また、ユーザーに連続的な 3 次元位置、3 次元位置を提供することもできます。次元の速度と正確な時間情報。現在、C/A コードを使用したリアルタイム測位精度は 20 ～ 50m、速度精度は 0.1m/s、特殊処理を使用すると 0.005m/s、相対測位精度はミリメートルレベルに達します。

GPS システムの継続的な改善とソフトウェアの継続的な更新により、現在、20km 以内の相対静的測位には 15 ～ 20 分しかかかりません。高速静的相対測位測定中は、各ローバーが基地から 15km 以内にある場合現時点では、ローバーの観測時間は 1 ～ 2 分しかかかりません。その後、いつでも測位が可能で、各ステーションの観測には数秒しかかかりません。

(3) 測定ステーションは明確な視界を必要としません: GPS 測定では、測定ステーションの上空が開いている必要があるだけで、測定ステーションが見える必要はありません。相互に活用できるため、標準構築コストを大幅に節約できます (通常、標準化コストは総資金の 30% と 50% を占めます)。点間を確認する必要がないため、必要に応じて点の位置を疎にしたり密にしたりすることができるため、点の選択作業が非常に柔軟になり、従来の測定における移動点や遷移点の測定作業も節約できます。

(4) 世界的に統一された三次元地心座標を提供できます。: GPS 測定により、観測点の平面位置と地球高度を同時に正確に測定できます。現在の GPS レベルは水準器 4 級の精度を満たすことができ、さらに GPS 測位は世界的に統一された WGS-84 座標系で計算されるため、世界中のさまざまな場所での測定結果は相互に関連します。

(5) 機器の操作は簡単です : GPS 受信機の継続的な改良により、GPS 測定の自動化の度合いはますます高まっています。観測中、測量士は機器の設置、ケーブルの接続、アンテナの高さの測定、機器の動作状況の監視を行うだけで、衛星の捕捉、追跡、観測、記録などの観測作業は自動的に行われます。測定が完了したら、電源を切り、受信機をしまうだけでフィールドデータ収集作業は完了です。

測定局で長期連続観測が必要な場合には、収集したデータをデータ通信によりデータ処理センターに送信し、データ収集・処理を完全自動化することも可能です。さらに、受信機のサイズはますます小さくなり、それに応じて重量も軽くなっているため、測定者の労働力が大幅に軽減され、現場での作業が容易になります。

(6) 強力な耐干渉能力と優れた機密性: GPS はスペクトラム拡散技術と疑似コード技術を使用しており、ユーザーは GPS 信号を受信するだけで済み、自ら信号を送信する必要はありません。他の外部信号源によって干渉される可能性があります。

(7) 多機能と幅広い用途: GPS は軍民両用のシステムであり、その応用範囲は非常に広いです。具体的な応用例としては、カーナビゲーションや交通管理、路線巡回車両管理、道路工学、個人測位やナビゲーターなどが挙げられます。

さらに関連する知識については、FAQ 列をご覧ください。

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