GPS定位準不準 決定定位精度的諸多因素

GPS定位準不準 決定定位精度的諸多因素

?GPS在實際生活中為我們帶來許多便利，其最主要的功能來自于本身的精準定位。無論是車載導(dǎo)航儀為我們指路導(dǎo)航，還是手持機為我們提供精確的經(jīng)緯度用來指明方向，以及GPS產(chǎn)品在工業(yè)上、物流業(yè)中甚至諸多行業(yè)中帶來實際應(yīng)用效果，都證明了GPS產(chǎn)品的定位精準性是其應(yīng)用廣泛的重要支柱。

??? 但是在實際使用當(dāng)中，GPS的定位精度未必會讓我們滿意，許多用戶反應(yīng)使用車載GPS產(chǎn)品的時候，車輛雖然靜止不動但是導(dǎo)航儀屏幕所顯示的本車位置圖標卻在地圖上左右搖擺，這就是我們常說的衛(wèi)星信號漂移現(xiàn)象。此外實際位置與地圖所顯示位置不一致，產(chǎn)生位置偏差也是許多車載用戶甚至手持機使用者經(jīng)常遇到的現(xiàn)象。那么我們所常用的導(dǎo)航儀產(chǎn)品產(chǎn)生信號漂移是否正常呢？GPS產(chǎn)生位置漂移和位置偏差現(xiàn)象的原因是什么？在什么情況下能避免此類現(xiàn)象的發(fā)生呢？我們來為大家一一分析其中的緣由。

??? 在解析GPS定位漂移現(xiàn)象之前，我們首先了解一下GPS是怎樣根據(jù)衛(wèi)星信號來實現(xiàn)定位的。GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）包括三大部分：空間GPS衛(wèi)星星座、地面監(jiān)控系統(tǒng)、用戶GPS信號接收機。GPS定位的基本原理為：衛(wèi)星不斷的發(fā)射自身的星歷參數(shù)和時間信息，GPS信號接收機接收到信號后，根據(jù)三角公式計算可以得到接收機的位置，三顆衛(wèi)星可進行2D定位（經(jīng)度、緯度），四顆衛(wèi)星則可進行3D定位（經(jīng)度、緯度及高度）。通過接收機不斷的更新接收信息，就可以計算出移動方向和速度。

GPS定位原理圖

??? 由于目前全球有24顆GPS導(dǎo)航衛(wèi)星分布在6條軌道上，在任意時刻在水平線以上最少有4顆衛(wèi)星，最多有11顆衛(wèi)星，所以GPS定位可以得到很好的保證。作為GPS信號接收終端的導(dǎo)航儀作用就是捕獲衛(wèi)星信號，對信號進行放大、處理，實時計算出接收機的3D位置與速度。

? 我們簡單的了解GPS定位的原理后，那么到底是哪些因素會影響到GPS的定位精度，從而產(chǎn)生了衛(wèi)星信號飄逸和位置偏差呢？首先分析對外界條件對于GPS定位定位精度所產(chǎn)生的影響。

1.大氣層（特指電離層和對流層對GPS信號的延遲）

??? 電離層延遲是由于地球周圍的電離層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號的傳播速度發(fā)生變化，這種變化稱為電離層延遲。對流層延遲指的是對于地球周圍的對流層對電磁波的折射效應(yīng)，使得GPS信號的傳播速度發(fā)生變化，這種變化稱為對流層延遲。

電離層和對流層對GPS信號的延遲

2.衛(wèi)星時鐘誤差

??? 即使衛(wèi)星是非常的精密復(fù)雜，它可以計算出一些極微小的訊息信息，如原子鐘(Cesium) 即是如此一個精準的裝置，但是精準并不代表完美，因此仍會有一些微小的誤差產(chǎn)生，即使衛(wèi)星的定位會持續(xù)的被監(jiān)控著，但并不是每一秒都處于被監(jiān)視的狀態(tài)之中，這期間一旦有微小的定位誤差或衛(wèi)星星歷的誤差產(chǎn)生，便會影響到接受器在定位計算時的準確性。

衛(wèi)星時鐘誤差

3.星歷誤差（即衛(wèi)星軌道誤差）

??? 衛(wèi)星星歷誤差在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛(wèi)星位置所需的衛(wèi)星軌道參數(shù)是通過各種類型的星歷提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計算出的衛(wèi)星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星歷誤差。

??? 另外還有諸如當(dāng)前可見衛(wèi)星數(shù)量和衛(wèi)星的分布等具有可變性的外界因素，同樣對于GPS接收終端的定位精度產(chǎn)生不可忽視的影響。

除了我們剛才向您介紹的對于GPS定位精度具有影響的外界條件外，還有許多人為因素同樣對于接收終端的精準定位產(chǎn)生著一定的影響。

1.多徑效應(yīng)（經(jīng)過其他表面反射到接收機天線中的GPS信號）

??? 多徑效應(yīng)由于接收終端周圍環(huán)境的影響，使得接收機所接收到的衛(wèi)星信號中還包含有反射和折射信號的影響，這就是所謂的多路徑效應(yīng)。例如在高樓林立的樓群中以及山脈密林中，衛(wèi)星信號收到折射或者反射的幾率相當(dāng)大。

多徑效應(yīng)

2.SA政策

??? SA政策是美國政府從其國家利益出發(fā)，通過降低廣播星歷精度（ε技術(shù)）、在GPS信號中加入高頻抖動等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導(dǎo)航定位時的精度的一種方法。普通GPS的信號有兩種碼，分別為C/A碼和P碼。C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機利用C/A碼計算定位。美國在90代中期為了自身的安全考慮，在信號上加入了SA (Selective Availability)，令接收機的誤差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱們現(xiàn)在的GPS精度應(yīng)該能在20米以內(nèi)。而P碼的誤差為2.93米到0.293米是C/A碼的十分之一，但是P碼只能美國軍方使用。

3.人為干擾因素

??? GPS控制部分人為影響，由于GPS控制部分的問題或用戶在進行數(shù)據(jù)處理時引入的誤差等。或者運算數(shù)據(jù)處理軟件的影響，數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對定位結(jié)果的影響。也就是說在啟動地圖程序的同時，使導(dǎo)航儀進行其他數(shù)據(jù)處理，產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤差從而影響GPS定位的準確性。

??? 還有一些例如車內(nèi)的電磁脈沖干擾以及車內(nèi)其他電子產(chǎn)品對于GPS的定位都或多或少產(chǎn)生一些影響，不過這些影響都屬于可控制范圍內(nèi)的。

接收終端所處環(huán)境對于定位精度也有很大影響

　　我們在使用車載導(dǎo)航儀或者手持機的時候應(yīng)該注意的是：

1.在定位終端啟動后搜尋衛(wèi)星的階段應(yīng)該盡量在地勢開闊的區(qū)域，不要選擇在高樓密集或者地庫等衛(wèi)星信號的盲區(qū)進行啟動，在搜星階段給予終端良好的衛(wèi)星接收范圍為精準的定位做好準備。

2.使用過程中，如果頻繁遭遇丟星或者信號漂移現(xiàn)象，可以給予接收終端加裝外接天線，來獲得更好的衛(wèi)星信號接收效果。

3.不要盲目迷信導(dǎo)航儀的啟動時間，再好的衛(wèi)星接收模塊沒有獲得良好的衛(wèi)星信號也不能進行精準的定位，啟動快的終端不一定接收信號穩(wěn)定，穩(wěn)定才能證明一切。

??? 綜上所述，GPS接收終端出現(xiàn)信號漂移和位置偏差現(xiàn)象，并不是單單的源自于接收終端本身，外界有許多不可變的因素在無時無刻影響著GPS接收衛(wèi)星信號，從而使GPS本身出現(xiàn)種種定位偏離現(xiàn)象。所以，我們在使用GPS為自己指路導(dǎo)航的時候，盡可能的避免人為因素對于接收終端本身的影響，最大程度的給予GPS一個良好的使用環(huán)境，使其體現(xiàn)出定位導(dǎo)航的優(yōu)勢作用。