什么是GPS模塊
GPS模塊就是GPS信號接收器,只能通過串口將它接收到的GPS信號傳遞給電腦或手機中的GPS軟件進行處理。我們常說的GPS定位模塊稱為用戶部分,它像“收音機”一樣接收、解調(diào)衛(wèi)星的廣播C/A碼信號,并記錄相關(guān)的位置、速度、時間等信息。GPS模塊并不播發(fā)信號,屬于被動定位。
市面上所有GPS模塊的協(xié)議都是NMEA。
GPS模塊通過運算與每個衛(wèi)星的偽距離,采用距離交會法求出接收機的得出經(jīng)度、緯度、高度和時間修正量這四個參數(shù),特點是點位速度快,但誤差大。初次定位的模塊至少需要4顆衛(wèi)星參與計算,稱為3D定位,3顆衛(wèi)星即可實現(xiàn)2D定位,但精度不佳。GPS模塊通過串行通信口不斷輸出NMEA格式的定位信息及輔助信息,供接收者選擇應(yīng)用。
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GPS模塊定位原理
24顆GPS衛(wèi)星在離地面1萬2千公里的高空上,以12小時的周期環(huán)繞地球運行,使得在任意時刻,在地面上的任意一點都可以同時觀測到4顆以上的衛(wèi)星。
由于衛(wèi)星的位置精確可知,在GPS觀測中,衛(wèi)星到接收機的距離,利用三維坐標中的距離公式,利用3顆衛(wèi)星,就可以組成3個方程式,解出觀測點的位置(X,Y,Z)。考慮到衛(wèi)星的時鐘與接收機時鐘之間的誤差,實際上有4個未知數(shù),X、Y、Z和鐘差,因而需要引入第4顆衛(wèi)星,形成4個方程式進行求解,從而得到觀測點的經(jīng)緯度和高程。
事實上,接收機往往可以鎖住4顆以上的衛(wèi)星,這時,接收機可按衛(wèi)星的星座分布分成若干組,每組4顆,然后通過算法挑選出誤差最小的一組用作定位,從而提高精度。
由于衛(wèi)星運行軌道、衛(wèi)星時鐘存在誤差,大氣對流層、電離層對信號的影響,使得民用GPS的定位精度只有10米。為提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù),建立基準站(差分臺)進行GPS觀測,利用已知的基準站精確坐標,與觀測值進行比較,從而得出一修正數(shù),并對外發(fā)布。接收機收到該修正數(shù)后,與自身的觀測值進行比較,消去大部分誤差,得到一個比較準確的位置。實驗表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。
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關(guān)于GPS模塊的應(yīng)用
GPS模塊主要應(yīng)用于智慧交通和智慧城市結(jié)合的定位追蹤與車輛信息服務(wù),城市公共資產(chǎn)管理,物流追蹤管理,農(nóng)業(yè)上的精準定位,地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與氣象監(jiān)測等。
以GPS模塊在物流追蹤管理的應(yīng)用簡單介紹:
在傳統(tǒng)的物流過程中,由于相關(guān)信息獲取及交流的不足,常常導(dǎo)致不能充分發(fā)揮運輸資源。通過GPS模塊能對車輛位置狀態(tài)進行監(jiān)測,便于調(diào)度管理中心掌握貨物實時的運輸進度,并將當(dāng)前位置信息通過網(wǎng)絡(luò)方式進行共享,便于物主進行查詢,掌握貨物到達時間,做好收貨準備。另外,在運輸途中如出現(xiàn)行車故障、通行受阻等突發(fā)狀況時,可迅速通過GPS模塊獲知事發(fā)點,并調(diào)遣距離出事點最近的車輛進行救援,保證運輸進度不受影響。利用GPS模塊還能夠幫助構(gòu)建合理的行車路線,節(jié)約運輸成本,通過對車輛線路的監(jiān)控,可防止盜竊、劫掠事件的發(fā)生,保證車輛、貨物或駕駛?cè)藛T的安全。
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