車載GPS定位系統實現原理與功能解析

什么是車載GPS定位系統呢?簡單來說，當通過硬件和軟件做成GPS定位系統終端用于車輛定位的時候，我們將其稱為車載 GPS定位系統(GPS是什么)。那么它是如何實現的，其實現原理是什么(GPS原理)，又有什么功能呢?小編通過搜集整理資料，對車載GPS定位系統的這些知識作了簡單的歸納總結，下面我們先來了解一下車載GPS定位系統是如何實現的。

車載GPS定位系統的實現

這里光有定位還不行，還要將這個定位信息傳到報警中心或者車載GPS定位系統持有人那里，我們稱為第三方。所以GPS定位系統中還包含了GSM網絡通訊(手機通訊)。通過GSM網絡用短信的方式把衛星定位信息發送到第三方，通過微機解讀短信電文，在電子地圖上顯示車輛位置，這樣就實現了車載GPS定位系統。

與此同時，在車上安裝相應的探測傳感器，利用車載GPS定位的GSM網絡通訊功能，同樣能把防盜報警信息發送到第三方，或者把這個報警電話、短信直接發送到車主手機上，完成車載GPS防盜報警。這里可以看出，車載GPS定位的GSM網絡部分實際上是一個智能手機，可以和第三方互相通訊，還可以把車輛被搶，司機被劫、被綁架等信息發送到第三方， 所以說車載GPS定位是定位、防盜、防劫的。

車載GPS定位系統原理概述

GPS導航系統的基本原理是測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然后綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鐘所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過紀錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距(PR)：當GPS衛星正常工作時，會不斷地用1和0二進制碼元組成的偽隨機碼(簡稱偽碼)發射導航電文。GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P(Y)碼。

C/A碼頻率1.023MHz,重復周期一毫秒，碼間距1微秒，相當于300m;P碼頻率10.23MHz，重復周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當于30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星歷、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等信息。它是從衛星信號中解調制出來，以50b/s調制在載頻上發射的。導航電文每個主幀中包含5個子幀每幀長6s。前三幀各10個字碼;每三十秒重復一次，每小時更新一次。后兩幀共15000b。

導航電文中的內容主要有遙測碼、轉換碼、第1、2、3數據塊，其中最重要的則為星歷數據。當用戶接受到導航電文時，提取出衛星時間并將其與自己的時鐘做對比便可得知衛星與用戶的距離，再利用導航電文中的衛星星歷數據推算出衛星發射電文時所處位置，用戶在WGS-84大地坐標系中的位置速度等信息便可得知。

可見GPS導航系統衛星部分的作用就是不斷地發射導航電文。然而，由于用戶接受機使用的時鐘與衛星星載時鐘不可能總是同步，所以除了用戶的三維坐標x、y、z外，還要引進一個Δt即衛星與接收機之間的時間差作為未知數，然后用4個方程將這4個未知數解出來。所以如果想知道接收機所處的位置，至少要能接收到4個衛星的信號。

GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息;用于預報未來幾個月內衛星所處概略位置的預報星歷;用于計算定位時所需衛星坐標的廣播星歷，精度為幾米至幾十米(各個衛星不同，隨時變化);以及GPS系統信息，如衛星狀況等。

GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離，由于含有接收機衛星鐘的誤差及大氣傳播誤差，故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距，精度約為20米左右，對P碼測得的偽距稱為P碼偽距，精度約為2米左右。

GPS接收機對收到的衛星信號，進行解碼或采用其它技術，將調制在載波上的信息去掉后，就可以恢復載波。嚴格而言，載波相位應被稱為載波拍頻相位，它是收到的受多普勒頻移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振蕩產生信號相位之差。

一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測，保持對衛星信號的跟蹤，就可記錄下相位的變化值，但開始觀測時的接收機和衛星振蕩器的相位初值是不知道的，起始歷元的相位整數也是不知道的，即整周模糊度，只能在數據處理中作為參數解算。相位觀測值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相對定位、并有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值，而要達到優于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。

按定位方式，GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式，它只能采用偽距觀測量，可用于車船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法，它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量，大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。

在GPS觀測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差，在定位計算時還要受到衛星廣播星歷誤差的影響，在進行相對定位時大部分公共誤差被抵消或削弱，因此定位精度將大大提高，雙頻接收機可以根據兩個頻率的觀測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分，在精度要求高，接收機間距離較遠時(大氣有明顯差別)，應選用雙頻接收機。

車載GPS定位系統功能

(1)車輛跟蹤功能

利用GPS和電子地圖可以實時顯示出車輛的實際位置，并可任意放大、縮小、還原、換圖;可以隨目標移動，使目標始終保持在屏幕上;還可實現多窗口、多車輛、多屏幕同時跟蹤。利用該功能可對重要車輛和貨物進行跟蹤運輸。

(2)信息查詢功能

為用戶提供zc主要物標、如旅游景點、賓館、醫院等數據庫，用戶能夠在電子地圖上顯示其位置。同時，監測中心可以利用監測控制臺對區域內的任意目標所在位置進行查詢，車輛信息將以數字形式在控制中心的電子地圖上顯示出來。

(3)出行路線規劃和導航功能

提供出行路線規劃是汽車導航系統的一項重要的輔助功能，它包括自動線路規劃和人工線路設計。自動線路規劃是由駕駛者確定起點和目的地，由計算機軟件按要求自動設計最佳行駛路線，包括最快的路線、最簡單的路線、通過高速公路路段次數最少的路線的計算。人工線路設計是由駕駛員根據自己的目的地設計起點、終點和途經點等，自動建立路線庫。線路規劃完畢后，顯示器能夠在電子地圖上顯示設計路線，并同時顯示汽車運行路徑和運行方法。

(4)緊急援助功能

通過GPS定位和監控管理系統可以對遇有險情或發生事故的車輛進行緊急援助。監控臺的電子地圖顯示求助信息和報警目標，規劃最優援助方案，并以報警聲光提醒值班人員進行應急處理。

(5)話務指揮功能

指揮中心可以監測區域內車輛運行狀況，對被監控車輛進行合理調度。指揮中心也可隨時與被跟蹤目標通話，實行管理。

總結

隨著汽車電子應用技術的不斷發展，有關車載產品的市場需求也逐漸上升，車載GPS定位系統就是其中一員，通過以上對其實現方法、功能原理的介紹，我們應該對車載GPS定位系統有了一個簡單的了解。