玩轉(zhuǎn)照片GPS定位

　　除了幾種基于Google Earth的軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，著名的照片分享網(wǎng)站Flicker目前也支持照片的地理信息了。

　　不過Flicker的默認(rèn)設(shè)置是隱藏Exif信息，關(guān)閉地理信息的，需要在注冊之后修改這兩項(xiàng)設(shè)置才能識別照片的地理信息。

　　正確設(shè)置參數(shù)，上傳帶有地理信息的照片之后，就可以“將此照片放置在地圖”上了。

　　1、什么是GPS？

　　GPS全稱是Global Position System，中文意思是"全球定位系統(tǒng)"。通過GPS的定位功能 就能知道您當(dāng)前處于地球上的具體位置,該具體位置是用一組經(jīng)緯度和海拔高度數(shù)據(jù)信息來表現(xiàn)出來的。

　　GPS是美國國防部陸海空三軍聯(lián)合研制的第二代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，自1973年到1993年，GPS全球定位系統(tǒng)的建立經(jīng)歷了近20年，耗資過百億美元；整個定位系統(tǒng)主要是通過圍繞在地球表面的24顆人造衛(wèi)星來實(shí)現(xiàn)全天候、全球性和高精度的連續(xù)定位的，這24顆衛(wèi)星分六條軌道圍繞在地球表面,每條軌道上有四顆衛(wèi)星。

　　GPS雖然叫"全球定位系統(tǒng)"，但只是"全球定位系統(tǒng)"其中的一種，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)包括GPS、GLONASS、GALILEO、GNSS等所有系統(tǒng),是由不同國家創(chuàng)建的。

　　2、GPS如何收費(fèi)

　　民用信號的GPS系統(tǒng)是完全免費(fèi)的，用戶只要購買了GPS接收系統(tǒng)，就可以無償使用GPS信息。

　　但，GPS導(dǎo)航軟件可能是收費(fèi)的、地圖可能收費(fèi)的，這是在GPS基礎(chǔ)信號之上的延伸服務(wù)。

　　一些廠商推出的利用GPS系統(tǒng)定位系統(tǒng)，配合無線網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行汽車防盜、道路運(yùn)行狀況預(yù)報(bào)、交通指揮等，是更延伸一步的服務(wù)，需要另外的服務(wù)費(fèi)用。

　　3、“導(dǎo)航”是什么意思？

　　通過借助GPS全球定位功能及車載電子地圖，然后在您輸入了要去的目的地后導(dǎo)航系統(tǒng)就會在您的行駛過程中自動在電子地圖上給您規(guī)劃出到達(dá)目的地的最佳行車路線，并配有專業(yè)導(dǎo)航語言及文字導(dǎo)航信息來引導(dǎo)您正確航行至目的地，這個過程叫做“導(dǎo)航”。

　　要實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航功能必須滿足兩個基本條件：第一是有GPS全球定位系統(tǒng)的終端設(shè)備，即能接收和處理衛(wèi)星信號；第二就是要有導(dǎo)航軟件和電子地圖。

　　4、GPS與導(dǎo)航的區(qū)別

　　GPS與導(dǎo)航是兩個不同的概念，GPS可以說是一種技術(shù)，而導(dǎo)航則是利用這種技術(shù)而創(chuàng)造出來的一種產(chǎn)品；所以說導(dǎo)航是在GPS的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。GPS其實(shí)就是一些經(jīng)緯度和海拔高度的數(shù)據(jù)信息，對于絕大部分終端用戶來說即使知道了也沒多少實(shí)際作用；導(dǎo)航就不一樣了，只要您打開導(dǎo)航系統(tǒng)，并確定了您要去的目的地，導(dǎo)航系統(tǒng)便會自動完成行駛路徑的規(guī)劃，并配合專業(yè)文字及語言報(bào)讀信息引導(dǎo)您安全快捷到達(dá)您的目的地。簡單地說，導(dǎo)航就是“帶路人”，而且這個“帶路人”的道路數(shù)據(jù)非常龐大，天目領(lǐng)航導(dǎo)航系統(tǒng)現(xiàn)在的電子地圖覆蓋范圍已經(jīng)超過市面上其他任何一種導(dǎo)航產(chǎn)品的地圖覆蓋范圍，達(dá)到了一千二百多個城市的詳細(xì)地圖數(shù)據(jù)（地圖具體覆蓋范圍請轉(zhuǎn)到主營產(chǎn)品里了解）。

　　5、GPS防盜和GPS導(dǎo)航

　　GPS系統(tǒng)包括三大部分：空間部分—GPS衛(wèi)星星座；地面控制部分—地面監(jiān)控系統(tǒng)；用戶設(shè)備部分—GPS信號接收機(jī)。 

　　a、GPS衛(wèi)星星座 

　　由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成GPS衛(wèi)星星座，記作（21+3）GPS星座。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角為55度，各個軌道平面之間相距60度，即軌道的升交點(diǎn)赤經(jīng)各相差60度。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，一軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度。 

　　在兩萬公里高空的GPS衛(wèi)星，當(dāng)?shù)厍驅(qū)阈莵碚f自轉(zhuǎn)一周時，它們繞地球運(yùn)行二周，即繞地球一周的時間為12恒星時。這樣，對于地面觀測者來說，每天將提前4分鐘見到同一顆GPS衛(wèi)星。位于地平線以上的衛(wèi)星顆數(shù)隨著時間和地點(diǎn)的不同而不同，最少可見到4顆，最多可見到11顆。在用GPS信號導(dǎo)航定位時，為了結(jié)算測站的三維坐標(biāo)，必須觀測4顆GPS衛(wèi)星，稱為定位星座。這4顆衛(wèi)星在觀測過程中的幾何位置分布對定位精度有一定的影響。對于某地某時，甚至不能測得精確的點(diǎn)位坐標(biāo)，這種時間段叫做“間隙段”。但這種時間間隙段是很短暫的，并不影響全球絕大多數(shù)地方的全天候、高精度、連續(xù)實(shí)時的導(dǎo)航定位測量。GPS工作衛(wèi)星的編號和試驗(yàn)衛(wèi)星基本相同。 

　　b、地面監(jiān)控系統(tǒng) 

　　對于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一動態(tài)已知點(diǎn)。星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷—描述衛(wèi)星運(yùn)動及其軌道的的參數(shù)算得的。每顆GPS衛(wèi)星所播發(fā)的星歷，是由地面監(jiān)控系統(tǒng)提供的。衛(wèi)星上的各種設(shè)備是否正常工作，以及衛(wèi)星是否一直沿著預(yù)定軌道運(yùn)行，都要由地面設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)另一重要作用是保持各顆衛(wèi)星處于同一時間標(biāo)準(zhǔn)—GPS時間系統(tǒng)。這就需要地面站監(jiān)測各顆衛(wèi)星的時間，求出鐘差。然后由地面注入站發(fā)給衛(wèi)星，衛(wèi)星再由導(dǎo)航電文發(fā)給用戶設(shè)備。GPS工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)包括一個主控站、三個注入站和五個監(jiān)測站。 

　　c、GPS信號接收機(jī) 

　　GPS信號接收機(jī)的任務(wù)是：能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測衛(wèi)星的信號，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對所接收到的GPS信號進(jìn)行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實(shí)時地計(jì)算出測站的三維位置，位置，甚至三維速度和時間。 

　　GPS衛(wèi)星發(fā)送的導(dǎo)航定位信號，是一種可供無數(shù)用戶共享的信息資源。對于陸地、海洋和空間的廣大用戶，只要用戶擁有能夠接收、跟蹤、變換和測量GPS信號的接收設(shè)備，即GPS信號接收機(jī)。可以在任何時候用GPS信號進(jìn)行導(dǎo)航定位測量。根據(jù)使用目的的不同，用戶要求的GPS信號接收機(jī)也各有差異。目前世界上已有幾十家工廠生產(chǎn)GPS接收機(jī)，產(chǎn)品也有幾百種。這些產(chǎn)品可以按照原理、用途、功能等來分類。 

　　靜態(tài)定位中，GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機(jī)高精度地測量GPS信號的傳播時間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo)。而動態(tài)定位則是用GPS接收機(jī)測定一個運(yùn)動物體的運(yùn)行軌跡。GPS信號接收機(jī)所位于的運(yùn)動物體叫做載體（如航行中的船艦，空中的飛機(jī)，行走的車輛等）。載體上的GPS接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中相對地球而運(yùn)動，接收機(jī)用GPS信號實(shí)時地測得運(yùn)動載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。 

　　GPS的應(yīng)用非常廣泛，細(xì)數(shù)一下可以概括為以下幾種：大地控制測量、地形、地籍及房地產(chǎn)測量、公安、交通系統(tǒng)、海洋測繪、航海航空導(dǎo)航、農(nóng)林業(yè)、旅游及野外考察、軍事領(lǐng)域等等。

　　呵呵，軍事用途～～恐怖分子也可以用啊，不過跟我們這些老百姓相關(guān)的也就是開車的時候指指路、或者旅游的時候記錄一下自己的行程。不過根據(jù)用途的不同，GPS也擁有非常多的類型，那怎樣才能選購一款適合自己的GPS呢？首先我們來看看目前市面上有哪些類型的GPS。 

　　a.車載GPS：車載機(jī)是國內(nèi)廠商主力發(fā)展方向，因此可選的品牌較多，價格也逐年下降，這些GPS的特點(diǎn)通常有：功能多，通常兼具播放DVD或其它視頻文件的能力，語音導(dǎo)航等，地圖涵蓋國內(nèi)城市詳細(xì)道路（詳細(xì)到你怕，筆者家附近的一個大排檔居然都有標(biāo)注）。

　　b.PDA/智能手機(jī)+CF/SD/藍(lán)牙GPS（如前面實(shí)戰(zhàn)所用的系統(tǒng)）：這種是目前最流行的GPS實(shí)現(xiàn)方式，PDA/智能手機(jī)很多人原來就有，只要配一個藍(lán)牙GPS就行，地圖、軟件等資源網(wǎng)上隨處可以下載，追加投資千元以內(nèi)，價格低廉。 

　　c.手持式GPS：一般的旅行發(fā)燒友會非常喜歡GPS手持機(jī)，它們都有相當(dāng)高的防水、防震級別，外觀也非常酷。記錄航點(diǎn)、航跡，坐標(biāo)所在地日出日落時間等功能也是其它GPS機(jī)種所沒有的。但它也有一定的局限性：目前做手持機(jī)的僅有高明、麥哲倫兩大廠商，支持地圖的機(jī)型價格較高，行貨一般在4千以上，地圖資源也不開放，另外購買非常昂貴。 

　　高明60CSX，目前較有代表性的手持GPS，官價折合人民幣三千多，但國內(nèi)行貨價格至少翻翻。 

　　d.GPS接收器＋筆記本或GPS MOUSE＋筆記本：這是最不實(shí)用的方案，筆記本太大，攜帶不便。

　　e.數(shù)碼相機(jī)+GPS（本教程討論的重點(diǎn)）：新興的GPS應(yīng)用之一，將拍攝時所處的坐標(biāo)寫入照片的EXIF里面，配合特定軟件可以在地圖上排列圖片的縮略圖，絕對是可以讓旅行發(fā)燒友發(fā)瘋的功能。

　　索尼的相機(jī)用GPS，只能記錄航點(diǎn)，回家后在電腦上通過時間校正，將坐標(biāo)寫入EXIF。

　　用于PDA的GPS設(shè)備嚴(yán)格意義上說只是一個接收器，它負(fù)責(zé)接收衛(wèi)星信號，并把數(shù)據(jù)傳遞到PDA，由相應(yīng)的軟件進(jìn)行處理。根據(jù)GPS與PDA之間的接口不同，一般可以分為3種：a GPS MOUSE；b 卡式GPS；c 藍(lán)牙GPS。

　　a、GPS MOUSE

　　GPS mouse 形如其名，電纜一頭是大大的GPS接收器，另一頭是接口，整個象一個鼠標(biāo)。相對于卡式和藍(lán)牙GPS，這種類型的接收器已經(jīng)失去實(shí)用價值，不過多介紹。

　　b、卡式GPS

　　卡式GPS根據(jù)接口分有2種，CF GPS和SD GPS。

　　GPS設(shè)備通過PDA供電，2者聯(lián)系緊密，攜帶方便，非常適合車載和一般休閑旅游。它要求PDA具有相應(yīng)的插槽，最好是雙插槽，因?yàn)镻DA內(nèi)部可憐的儲存空間對于體積巨大的地圖來說可謂捉襟見肘。市面上最多的是CF GPS，價格也比較便宜。但PALM一般沒有CF插槽，無法使用CF GPS。而SD GPS由于上面提到的儲存的問題，鮮有銷售，雖說有出SD儲存卡與SD GPS相結(jié)合的產(chǎn)品，但價格偏貴，不劃算。

　　c、藍(lán)牙GPS

　　藍(lán)牙GPS是通過藍(lán)牙與PDA傳輸數(shù)據(jù)。它適用范圍廣泛，只要具有藍(lán)牙功能PDA，包括PALM，PPC都能使用。同時又?jǐn)[脫了連線的束縛，可以放在最佳擺放位置，接收到最佳信號。但價格一般比CF GPS貴50%以上，而且由于無線傳輸，存在被外界訊號干擾的問題。

　　除了購買一體化的GPS導(dǎo)航儀或者GPS手機(jī)，用PDA或智能手機(jī)，或者筆記本電腦，自由組合搭建GPS是發(fā)燒友們偏愛的一種方式。

　　如果你還沒有PDA或智能手機(jī)：

　　a、 購買PPC，不要買PALM。

　　理由：PPC國內(nèi)GPS軟件資源要比PALM豐富得多，配件也多。

　　b、 購買大廠和主流產(chǎn)品，

　　理由：配件豐富，便宜。推薦HP，Dell--HP質(zhì)量穩(wěn)定，Dell價格便宜。

　　c、 購買雙卡的PPC。

　　理由：考慮儲存問題，而且CF GPS比藍(lán)牙GPS便宜+可靠。

　　d、 購買可以更換電池的PPC。

　　理由：要考慮離開汽車的時候電力問題。我用HP 2210一塊電池能支撐3-4小時左右。

　　c、 購買藍(lán)牙GPS時，如果經(jīng)濟(jì)條件容許，建議購買能更換電池的GPS設(shè)備。

　　理由：同上，內(nèi)置電池也會老化。

　　如果你已經(jīng)有了PDA或智能手機(jī)

　　a、Palm，沒有藍(lán)牙，只能用GPS mouse，不過我建議就別花錢在這上面了，純粹燒錢。

　　b、Palm，有藍(lán)牙，用藍(lán)牙GPS。

　　c、PPC，沒有CF插槽，沒有藍(lán)牙，只能用GPS mouse，不過我建議就別花錢在這上面了，理由同上。

　　d、PPC，只有CF插槽，沒有藍(lán)牙，可以購買CF GPS，不過也不建議購買，太累。

　　e、PPC，沒有CF插槽，只有藍(lán)牙，可以購買藍(lán)牙 GPS。 

　　f、PPC，雙卡插槽，沒有藍(lán)牙，當(dāng)然購買CF GPS

　　g、PPC，雙卡插槽，有藍(lán)牙，購買CF GPS一來經(jīng)濟(jì)，二來穩(wěn)定

　　筆記本電腦+GPS天線

　　a 我的GPS接收器為什么收不到星（定不到位）？

　　答：首先需要了解的是GPS受到建筑和金屬的阻隔，所以請確保是在室外使用您的GPS。 如果您是在車內(nèi)無法定位，那就先將GPS置于車頂，對GPS進(jìn)行冷啟動后再試看看，待正常后再放入車內(nèi)。請檢查您的GPS接收器是否和您的設(shè)備建立連接，如果沒有請參看問題c。

　　b. GPS怎么做冷啟動？

　　答：如果是SIRF芯片的設(shè)備，可以使用GPS接收器 VIEWER軟件。如果是SONY芯片的設(shè)備，可使用PCTESTER或PDATESTER軟件。

　　c. 為何我的電腦找不到GPS設(shè)備？

　　答：請確認(rèn)您的電腦是否正確安裝驅(qū)動程序。如果確認(rèn)安裝正常，請到設(shè)備管理器中查詢端口項(xiàng)，可以找到GPS所在的端口號，然后在GPS接收器中設(shè)定為此端口即可。

　　d. GPS能直接連PDA么，怎么連？

　　答：這個問題比較模糊，大體來說GPS可以通過串口（就是您用來做同步的那個端口）、CF口、SD口、籃牙等方式和您的PDA連接。

　　e. 有必要買籃牙GPS么？

　　答：由于籃牙GPS是無線連接，使用方便，連接設(shè)備較廣，所以使用的人越來越多。當(dāng)前的籃牙GPS售價也是越來越低，應(yīng)該算是比較有延展性的選擇。

　　f. 是不是PC上面配個籃牙適配器就能用籃牙GPS了？

　　答：是的。如果是已經(jīng)內(nèi)置籃牙功能的筆記本，那就不需要再購買此類產(chǎn)品。

　　g. 籃牙適配器那種好，應(yīng)該買哪種？

　　答：現(xiàn)在的籃牙適配器整體質(zhì)量都趨于穩(wěn)定，如果經(jīng)濟(jì)能力夠的話，建議購買品牌的產(chǎn)品，也不會貴太多的。

　　h. USB的GMOUSE可以直接連在有USB口的PDA上么？

　　答：基本上不可以。PDA上的USB插槽一般提供給鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤等通用類設(shè)備，所以沒有含GPS的驅(qū)動在里面。

　　i. GPSmouse上的PS2口可不可以接在PC機(jī)的鼠標(biāo)、鍵盤口上用？

　　答：不可以，規(guī)格不同。

　　j. 一般GPS的波特率是多少？

　　答：4800。現(xiàn)在有越來越多的GPS標(biāo)示可以提供更高的速率，但是對于GPS應(yīng)用來說沒有太大的必要，有的還會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定。

　　k. 為什么我的GPS總是飄來飄去，就算站著不動也在飄？

　　答：早先的GPS接收器由于收星能力比較弱，總是會發(fā)生斷訊，尤其在城市中用做導(dǎo)航的時候，給出行造成很多不便。后來開發(fā)的一些民用GPS芯片，將信號不夠強(qiáng)的GPS信號也收入，這樣就造成了漂移的現(xiàn)象。但是如果在同樣的情況下，較早的GPS產(chǎn)品即會完全斷訊，直到可以找到信號夠強(qiáng)的衛(wèi)星才開始接受。所以這是一個比較矛盾的選擇，但是隨著軟件和硬件的不斷開發(fā)升級，相信這種情況會越來越少。

　　l. 能在飛機(jī)上面用GPS么？

　　答：GPS是可以收到信號的，只要乘務(wù)員不禁止就可以使用。

　　m. 到國外能用GPS么？

　　答：可以。

　　n. 剛買的GPS有沒有必要配延長天線？

　　答：建議不用一開始就購買，待您使用一段時間后就會知道是不是有必要購買了。GPSmouse是不需要這類延長天線的，因?yàn)镚MOUSE本身就可以到處移動，并且可以吸附與車頂，所以一般也沒有這樣的設(shè)計(jì)。

　　o. 昨天我還能定位，但是今天就無法定位了，為什么？

　　答：一般是上一次使用的時候沒有正常關(guān)閉GPS。請重新啟動設(shè)備后再連接一下，如果還是不行就對GPS進(jìn)行冷啟動處理。在今后的使用中，務(wù)必先在軟件中停用GPS后，方可關(guān)閉或拔出GPS接收器。

　　p. 一個GPS接收器可不可以同時給多個GPS軟件提供信號？

　　a、衛(wèi)星軌跡

　　GPS全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)有24顆GPS衛(wèi)星沿六條軌道繞地球運(yùn)行（每四顆一組），一般不會有超過12個衛(wèi)星在地球的同一邊，大多數(shù)GPS接收器可以追蹤8～12顆衛(wèi)星。計(jì)算LAT/LONG（2維）坐標(biāo)至少需要3顆衛(wèi)星。再加一顆就可以計(jì)算3維坐標(biāo)。對于一個給定的位置，GPS接收器知道在此時哪些衛(wèi)星在附近，因?yàn)樗煌５亟邮諒男l(wèi)星發(fā)來的更新信號。 

　　b、并行通道

　　一些消費(fèi)類GPS設(shè)備有2～5條并行通道接收衛(wèi)星信號。因?yàn)樽疃嗫赡苡?2顆衛(wèi)星是可見的（平均值是8），這意味著GPS接收器必須按順序訪問每一顆衛(wèi)星來獲取每顆衛(wèi)星的信息。

　　市面上的GPS接收器大多數(shù)是12并行通道型以及20并行通道型（宇達(dá)電通 Mio269等），這允許它們連續(xù)追蹤每一顆衛(wèi)星的信息。12通道接收器的優(yōu)點(diǎn)包括快速冷啟動和初始化衛(wèi)星的信息，而且在森林地區(qū)可以有更好的接收效果。一般20通道接收器不需要外置天線，不過在如船艙、車廂等封閉的空間仍然需要外接天線以保證GPS信號的準(zhǔn)確接收。

　　c、定位時間

　　定位時間指重啟動GPS接收器時接收器確定現(xiàn)在位置所需的時間。對于20通道接收器，如果你在最后一次定位位置的附近，冷啟動時的定位時間一般為3～5分鐘，熱啟動時為15～30秒。

　　注：
冷啟動：初次使用時；電池耗盡導(dǎo)致星歷信息丟失時；關(guān)機(jī)狀態(tài)下將接收機(jī)移動1000公里以上距離時。 
溫啟動：距離上次定位的時間超過兩個小時的啟動。
熱啟動：距離上次定位的時間小于兩個小時的啟動。 

　　d、GPS定位精度

　　GPS要三顆衛(wèi)星就可以精確定位，但是由于衛(wèi)星時鐘頻率和接收機(jī)頻率不同（衛(wèi)星上用的是銣鐘和銫鐘，精度很高，而GPS接收機(jī)的時鐘精度很低），因此要至少四顆衛(wèi)星才能實(shí)現(xiàn)定位。 

　　GPS是美國軍事目的而建立的，目前應(yīng)用也分為兩方面：軍事和民用，單純從技術(shù)的角度來講，由于技術(shù)的進(jìn)步，GPS 的精度可以達(dá)到厘米甚至更高。目前美國軍用的 GPS 可以達(dá)到厘米級。

　　在民用方面，通過GPS 差分技術(shù)使定位精度大大提高。在不受干擾情況下，大多數(shù)民用GPS衛(wèi)星定位裝置的定位精度在2.93m～29.3m左右。

　　e、DGPS功能

　　隨著科技發(fā)展，GPS 導(dǎo)航發(fā)展態(tài)勢越來越值得期待，其中又以GPS 芯片核心技術(shù)發(fā)展最值得我們關(guān)心。在GPS 芯片發(fā)展的過程中，“小型化”一直是重要發(fā)展方向，這使得GPS 芯片組在降低耗電量、縮小體積等方面的技術(shù)更跨前一步，不論是車載或手持式GPS 全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，皆能提供詳盡而準(zhǔn)確的定位信息及交通信息，可輕松實(shí)現(xiàn)CPS 衛(wèi)星導(dǎo)航功能。 

　　近幾年，由于芯片廠商增加，并提供完整性的解決方案，模塊廠商更容易開發(fā)出整合型產(chǎn)品，因此大量廠商投入接收器產(chǎn)品生產(chǎn)，所以在接收器與模塊產(chǎn)品方面供應(yīng)不虞匱乏，這不僅對GPS熱潮起了推波助瀾效果，也使GPS 整機(jī)成本最高的GPS 芯片組成本價格下滑，而提供消費(fèi)性電子產(chǎn)品使用的GPS 芯片，也已開始在市場上顯露身影，加上芯片廠商逐漸改良性能，因此，芯片定位能力也已逐漸拉近。在此趨勢下，GPS 芯片產(chǎn)品如何爭取到買家的肯定，便成為各家GPS 芯片在市場上相互競爭的關(guān)鍵因素。 

　　談到GPS 芯片主要關(guān)鍵技術(shù)，這包括負(fù)責(zé)信號處理－基頻（Baseband）及接收信號－射頻（RF）。由于GPS 信號頻率（1575.42MHz）來自于距離地面2 萬公里的高空，信號十分不穩(wěn)定，因此當(dāng)天線接收信號后經(jīng)過一連串信號放大、過濾噪聲、降頻、取樣等過程（RFfront end），再經(jīng)過RF 后，信號進(jìn)入基頻處理部分，將前段取樣的數(shù)字信號經(jīng)過運(yùn)算、輸出以便于用戶接口使用，其中GPS Baseband DSP 芯片就是核心組件，負(fù)責(zé)地址信號的處理。

　　綜合以上來看，射頻與基頻2 個部分，包含微處理器Microprocessar）、低噪聲放大器（LowNoise Amplifier；LNA）、數(shù)字部分（Digital ection）、射頻部分（RF Section）、天線（Antenna Ele－ment）、輸出入驅(qū)動器（GPIO andDrivers），以及微處理器周邊電路（Pro－cessor peripherals）幾個重要組件。市場上各式GPS 芯片解決方案的整合，使得GPS 芯片市場正面臨極大的變量。首先是“小型化”，回顧GPS 芯片近年來的發(fā)展歷史，隨著GPS 與其它產(chǎn)品相繼結(jié)合，且強(qiáng)調(diào)終端產(chǎn)品體積講求輕薄短小，GPS 芯片走向系統(tǒng)單芯片化已是必然趨勢。目前廠商針對GPS 單芯片化的作法，可分射頻或基頻單一芯片，并整合了更多功能性。在射頻芯片部分，已有多家廠商將放大器、濾波器、降頻器、頻率合成器及振蕩器等整合在一塊芯片上；在基頻部分，則是整合了CPU、內(nèi)存（DRAM、SRAM、Flash）、電源管理及時鐘等。 

　　因此，我們看到GPS 的芯片尺寸逐漸縮小，加上GPS 芯片已從雙模塊發(fā)展為單一模塊（Single chip），未來GPS 設(shè)備產(chǎn)品將會越來越蓬勃發(fā)展，芯片需求量越來越大。另外，GPS 芯片也將面臨到客制化需求，過去GPS 芯片大多在車用市場上。目前，GPS 芯片應(yīng)用則開始用在手機(jī)與PDA，或是特殊的個人攜帶裝置，例如老人、兒童用的追蹤器上。而GPS 芯片也可能與其它功能，例如藍(lán)牙、USB 等整合。因此，針對特殊應(yīng)用而設(shè)計(jì)的客制化模塊，也將越來越多。目前全球投入GPS 芯片開發(fā)的還是以國外廠商居多，如SiRF、TI、Xemics、Freescalc、STM等大廠均推出GPS 芯片，其中SiRF 為全球最大GPS 芯片廠商，產(chǎn)品線相當(dāng)完整，并能提供全系列的解決方案產(chǎn)品。 

　　SiRF公司成立于1995年2月，提供GPS芯片集以及相應(yīng)的軟件產(chǎn)品，其產(chǎn)量占全球GPS芯片出貨量的70%。SiRF公司的芯片由一塊射頻集成電路、一塊數(shù)字信號處理電路和標(biāo)準(zhǔn)嵌入式GPS軟件構(gòu)成。射頻集成電路用于檢測和處理GPS射頻信號，數(shù)字信號處理電路用于處理中頻信號，標(biāo)準(zhǔn)嵌入式GPS軟件用于搜索和跟蹤GPS衛(wèi)星信號，并根據(jù)這些信號求解用戶坐標(biāo)和速度，其主打市場是無線手持設(shè)備、汽車、便攜式計(jì)算設(shè)備以及一些GPS專業(yè)用戶。

　　1996年SiRF研制出第一代GPS芯片結(jié)構(gòu)，稱為SiRFstarI architecture ;

　　1999年SiRF公司研制出第二代芯片結(jié)構(gòu)SiRFstarII，在此結(jié)構(gòu)上推出了首款芯片產(chǎn)品SiRFstarIIe，2002年推出了SiRFstarIIe/LP和SiRFstarIIt芯片產(chǎn)品。SiRFstarIIe/LP是SiRFstarIIe低功耗版，SiRFstarIIe/LP的最大電流只有60mA，在TricklePower模式下電流只有20mA。SiRFstarIIt為在某些有處理器的系統(tǒng)上集成GPS功能提供了嵌入式解決方案，SiRFstarIIt需要分享系統(tǒng)的處理器和內(nèi)存才可以使用，由系統(tǒng)的處理器運(yùn)行SiRFNav軟件。SiRFstarII有1920個并行相關(guān)器，提高了捕獲靈敏度，縮短了首次定位時間(TTFF)，冷啟靈敏度為-142dBm。

　　GPS作為野外定位的最佳工具，在戶外運(yùn)動中有廣泛的應(yīng)用，在國內(nèi)也可以越來越經(jīng)常地看見有人使用了。GPS不象電視或收音機(jī)，打開就能用，它更象一架相機(jī)，你需要有一定的知識。首先大家要弄清使用GPS時常碰到的一些術(shù)語：

　　a.坐標(biāo)(coordinate) 

　　有2維、3維兩種坐標(biāo)表示，當(dāng)GPS能夠收到4顆及以上衛(wèi)星的信號時，它能計(jì)算出本地的3微坐標(biāo)：經(jīng)度、緯度、高度，若只能收到3顆衛(wèi)星的信號，它只能計(jì)算出2維坐標(biāo)：精度和緯度，這時它可能還會顯示高度數(shù)據(jù)，但這數(shù)據(jù)是無效的。大部分GPS不僅能以經(jīng)/緯度(Lat/Long)的方式，顯示坐標(biāo)，而且還可以用UTM(Universal Transverse Mercator)等坐標(biāo)系統(tǒng)顯示坐標(biāo)但我們一般還是使用LAT/LONG系統(tǒng)，這主要是由你所使用的地圖的坐標(biāo)系統(tǒng)決定的。坐標(biāo)的精度在Selective Availability(美國防部為減小GPS精確度而實(shí)施的一種措施)打開時，GPS的水平精度很差。

　　在SA關(guān)閉時，精度能達(dá)到15米左右。高度的精確性由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的原因，更差些。經(jīng)緯度的顯示方式一般都可以根據(jù)自己的愛好選擇，一般有”hddd.ddddd”,”hddd*mm.mmm”“，”hddd*mm”ss.s”““(其中的”*”代表”度”，以下同)地球子午線長是39940.67公里，緯度改變一度合110.94公里，一分合1.849公里，一秒合30.8米，赤道圈是40075.36公里，北京地區(qū)緯在北緯40度左右，緯度圈長為40075*sin(90-40),此地經(jīng)度一度合276公里，一分合1.42公里一秒合23.69米，你可以選定某個顯示方式，并把各位數(shù)字改變一對應(yīng)地面移動多少米記住，這樣能在經(jīng)緯度和實(shí)際里程間建立個大概的對應(yīng)。大部分GPS都有計(jì)算兩點(diǎn)距離的功能，可給出兩個坐標(biāo)間的精確距離。高度的顯示會有英制和公制兩種方式，進(jìn)GPS的SETUP頁面，設(shè)置成公制，這樣在其他象速度、距離等的顯示也都會成公制的了。

　　b.路標(biāo)(Landmark or Waypoint 航點(diǎn))  

　　GPS內(nèi)存中保存的一個點(diǎn)的坐標(biāo)值。在有GPS信號時，按一下”MARK”鍵，就會把當(dāng)前點(diǎn)記成一個路標(biāo)，它有個默認(rèn)的一般是象”LMK04”之類的名字，你可以修改成一個易認(rèn)的名字(字母用上下箭頭輸入)，還可以給它選定一個圖標(biāo)。路標(biāo)是GPS數(shù)據(jù)核心，它是構(gòu)成”路線”(見3)的基礎(chǔ)。標(biāo)記路標(biāo)是GPS主要功能之一，但是你也可以從地圖上讀出一個地點(diǎn)的坐標(biāo)，手工或通過計(jì)算機(jī)接口輸入GPS，成為一個路標(biāo)。一個路標(biāo)可以將來用于GOTO功能(見5)的目標(biāo)，也可以選進(jìn)一條路線Route，見3.)作為一個支點(diǎn)。一般GPS能記錄500個或以上的路標(biāo)。

　　c.路線(ROUTE)  

　　路線是GPS內(nèi)存中存儲的一組數(shù)據(jù)，包括一個起點(diǎn)和一個終點(diǎn)的坐標(biāo)，還可以包括若干中間點(diǎn)的坐標(biāo)，每兩個坐標(biāo)點(diǎn)之間的線段叫一條”腿”(leg)。常見GPS能存儲20條線路，每條線路30條”腿”。各坐標(biāo)點(diǎn)可以從現(xiàn)有路標(biāo)中選擇，或是手工/計(jì)算機(jī)輸入數(shù)值，輸入的路點(diǎn)同時做為一個路標(biāo)(Waypoint/Landmark)保存。實(shí)際上一條路線的所有點(diǎn)都是對某個路標(biāo)的引用，比如你在路標(biāo)菜單下改變一個路標(biāo)的名字或坐標(biāo)，如果某條路線使用了它，你會發(fā)現(xiàn)這條線路也發(fā)生了同樣的變化。可以有一條路線是”活躍”(Activity)的。”活躍”路線的路點(diǎn)是導(dǎo)向(見5)功能的目標(biāo)。

　　d.前進(jìn)方向(Heading)  

　　GPS沒有指北針的功能，靜止不動時它是不知道方向的。但是一旦動了起來，它就能知道自己的運(yùn)動方向。GPS每隔一秒更新一次當(dāng)前地點(diǎn)信息，每一點(diǎn)的坐標(biāo)和上一點(diǎn)的坐標(biāo)一比較，就可以知道前進(jìn)的方向，請注意這并不是GPS頭指的方向，它老人家是不知道自己的腦袋和運(yùn)動路線是成多少度角的。不同GPS關(guān)于前進(jìn)方向的算法是不同的，基本上是最近若干秒的前進(jìn)方向，所以除非你已經(jīng)走了一段并仍然在走直線，否則前進(jìn)方向是不準(zhǔn)確的，尤其是在拐彎的時候你會看到數(shù)值在變個不停。方向的是以多少度顯示的，這個度數(shù)是手表表盤朝上，12點(diǎn)指向北方，順時針轉(zhuǎn)的角度。有很多GPS還可以用指向羅盤和標(biāo)尺的方式來顯示這個角度。一般同時還顯示前進(jìn)平均速度，也是根據(jù)最近一段的位移和時間計(jì)算的。

　　e.導(dǎo)向(Bearing)  

　　導(dǎo)向功能在以下條件下起作用： 

　　1.)以設(shè)定”走向”(GOTO)目標(biāo)。”走向”目標(biāo)的設(shè)定可以按”GOTO”鍵，然后從列表中選擇一個路標(biāo)。以后”導(dǎo)向”功能將導(dǎo)向此路標(biāo)。 

　　2.)目前有活躍路線(Activity route)。活躍路線一般在設(shè)置->路線菜單下設(shè)定。如果目前有活動路線，那么”導(dǎo)向”的點(diǎn)是路線中第一個路點(diǎn)，每到達(dá)一個路點(diǎn)后，自動指到下一個路點(diǎn)。 

　　在”導(dǎo)向”頁面上部都會標(biāo)有當(dāng)前導(dǎo)向路點(diǎn)名稱(“ROUTE”里的點(diǎn)也是有名稱的)。它是根據(jù)當(dāng)前位置，計(jì)算出導(dǎo)向目標(biāo)對你的方向角，以與”前進(jìn)方向”相同的角度值顯示。同時顯示離目標(biāo)的距離等信息。讀出導(dǎo)向方向，按此方向前進(jìn)即可走到目的地。有些GPS把前進(jìn)方向和導(dǎo)向功能結(jié)合起來，只要用GPS的頭指向前進(jìn)方向，就會有一個指針箭頭指向前進(jìn)方向和目標(biāo)方向的偏角，跟著這個箭頭就能找到目標(biāo)。

　　f.日出日落時間(Sun set/raise time)  

　　大多數(shù)GPS能夠顯示當(dāng)?shù)氐娜粘觥⑷章鋾r間，這在計(jì)劃出發(fā)/宿營時間時是有用的。這個時間是GPS根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)度和日期計(jì)算得到的，是指平原地區(qū)的日出、日落時間，在山區(qū)因?yàn)橛猩郊拐趽酰照諘r間根據(jù)情況要早晚各少半個小時以上。GPS的時間是從衛(wèi)星信號得到的格林尼制時間，在設(shè)置(setup)菜單里可以設(shè)置本地的時間偏移，對中國來說，應(yīng)設(shè)+8小時，此值只與時間的顯示有關(guān)。

　　g.足跡線(航跡 Plot trail)  

　　GPS每秒更新一次坐標(biāo)信息，所以可以記載自己的運(yùn)動軌跡。一般GPS能記錄1024個以上足跡點(diǎn)，在一個專用頁面上，以可調(diào)比例尺顯示移動軌跡。足跡點(diǎn)的采樣有自動和定時兩種方式自動采樣由GPS自動決定足跡點(diǎn)的采樣方式，一般是只記錄方向轉(zhuǎn)折點(diǎn)，長距離直線行走時不記點(diǎn)；定時采樣可以規(guī)定采樣時間間隔，比如30秒、一分鐘、5分鐘或其他時間，每隔這么長時間記一個足跡點(diǎn)。在足跡線頁面上可以清楚地看到自己足跡的水平投影。你可以開始記錄、停止記錄、設(shè)置方式或清空足跡線。”足跡”線上的點(diǎn)都沒有名字，不能單獨(dú)引用，查看其坐標(biāo)，主要用來畫路線圖(計(jì)算機(jī)下載路線?)和”回溯”功能。很多GPS有一種叫做”回溯”(Trace back)的功能，使用此功能時，它會把足跡線轉(zhuǎn)化為一條”路線”(ROUTE)，路點(diǎn)的選擇是由GPS內(nèi)部程序完成的一般是選用足跡線上大的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。 

　　目前，世界上正在運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)主要有兩大系統(tǒng)：一是美國的GPS系統(tǒng)，二是俄羅斯的“格魯納斯”系統(tǒng)。近年來，歐洲也提出了有自己特色的“伽利略”全球衛(wèi)星定位計(jì)劃。因而，未來密布在太空的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)將形成美、俄、歐操縱的GPS、“格魯納斯”、“伽利略”三大系統(tǒng)“競風(fēng)流”的局面。

　　GPS獨(dú)占鰲頭

　　GPS系統(tǒng)由24顆工作衛(wèi)星和4顆備用衛(wèi)星組成。它們分布在6個等間距的軌道平面上，軌道面相對赤道的夾角為55度，每個軌道面上有4顆工作衛(wèi)星，衛(wèi)星的軌道接近圓形，軌道高度為2.01836萬公里，周期約12小時。GPS能覆蓋全球，用戶數(shù)量不受限制。其所發(fā)射的信號編碼有精碼與粗碼。精碼保密，主要提供給本國和盟國的軍事用戶使用；粗碼提供給本國民用和全世界使用。精碼給出的定位信息比粗碼的精度高。GPS系統(tǒng)能夠連續(xù)、適時、隱蔽地定位，一次定位時間僅幾秒到十幾秒，用戶不發(fā)射任何電磁信號，只要接受衛(wèi)星導(dǎo)航信號即可定位，所以可全天候晝夜作業(yè)，隱蔽性好。

　　GLONASS不甘落后

　　俄羅斯GLONASS衛(wèi)星定位系統(tǒng)擁有工作衛(wèi)星21顆，分布在 3個軌道平面上，同時有3顆備份星。每顆衛(wèi)星都在1.91萬公里高的軌道上運(yùn)行，周期為11小時15分。因GLONASS衛(wèi)星星座一直處于降效運(yùn)行狀態(tài)，現(xiàn)只有8顆衛(wèi)星能夠正常工作。GLONASS的精度要比GPS系統(tǒng)的精度低。為此，俄羅斯著手對 GLONASS進(jìn)行現(xiàn)代化改造，后期發(fā)射了3顆新型“旋風(fēng)”衛(wèi)星。該衛(wèi)星的設(shè)計(jì)壽命將為7～8年（現(xiàn)行衛(wèi)星壽命為3年），具有更好的訊號特性。

　　GLONASS與GPS有許多不同之處：

　　一是衛(wèi)星發(fā)射頻率不同。GPS的衛(wèi)星信號采用碼分多址體制，每顆衛(wèi)星的信號頻率和調(diào)制方式相同，不同衛(wèi)星的信號靠不同的偽碼區(qū)分。而GLONASS采用頻分多址體制，衛(wèi)星靠頻率不同來區(qū)分，每組頻率的偽隨機(jī)碼相同。由于衛(wèi)星發(fā)射的載波頻率不同，GLONASS可以防止整個衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)同時被敵方干擾，因而，具有更強(qiáng)的抗干擾能力。

　　二是坐標(biāo)系不同。GPS使用世界大地坐標(biāo)系（WGS-84），而GLONASS使用前蘇聯(lián)地心坐標(biāo)系（PE-90）。

　　三是時間標(biāo)準(zhǔn)不同。GPS系統(tǒng)時與世界協(xié)調(diào)時相關(guān)聯(lián)，而GLONASS則與莫斯科標(biāo)準(zhǔn)時相關(guān)聯(lián)。 

　　“伽利略”后來居上

　　“伽利略”系統(tǒng)是歐洲計(jì)劃建設(shè)的新一代民用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，原計(jì)劃今年系統(tǒng)建成并投入運(yùn)營。按照規(guī)劃，“伽利略”計(jì)劃將耗資約27億美元，星座由30顆衛(wèi)星組成。衛(wèi)星采用中等地球軌道，均勻地分布在高度約為2.3萬公里的3個軌道面上，星座包括27顆工作星，另加3顆備份衛(wèi)星。系統(tǒng)的典型功能是信號中繼，即向用戶接收機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸可以通過一種特殊的聯(lián)系方式或其他系統(tǒng)的中繼來實(shí)現(xiàn)，例如通過移動通信網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)。“伽利略”接收機(jī)不僅可以接受本系統(tǒng)信號，而且可以接受GPS、“格魯納斯”這兩大系統(tǒng)的信號，并且具有導(dǎo)航功能與移動電話功能相結(jié)合、與其他導(dǎo)航系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)越性能。 

　　“伽利略”系統(tǒng)與GPS系統(tǒng)的主要區(qū)別在于：

　　GPS接收天線的作用，是將衛(wèi)星來的無線電信號的電磁波能量變換成接收機(jī)電子器件可攝取應(yīng)用的電流。天線的大小和形狀十分重要，因?yàn)檫@些特征決定了天線能獲取微弱的GPS信號的能力。根據(jù)需要，天線可設(shè)計(jì)成可以工作在單一的L1頻率上，也可以工作在L1和L2兩個頻率上。由于GPS信號是圓極化波，所以所有的接收天線都是圓極化工作方式。盡管有多種多樣的條件限制，仍然有許多不同的天線類型存在，如單極的，雙極的，螺旋的，四臂螺旋的，以及微帶天線。 

　　平板式天線（Patch Antenna） 

　　平板式天線由于其耐用性和相對地容易制作，所以成了應(yīng)用最為普遍的一類天線。其形狀可以是圓的也可以方的或長方的，如同一塊敷銅的印刷電路板。它由一個或多個金屬片構(gòu)成，所以GPS天線最常用的形狀是塊狀結(jié)，像個燒餅。由于天線可以做得很小，因此適合于航空應(yīng)用和個人手持應(yīng)用。 

　　天線的另一個主要特性，是其的增益圖形，即方向性。利用天線的方向性可以提高其抗干和抗多徑效應(yīng)能力。在精確定位中，天線的相位中心的穩(wěn)定性是個很重要的指標(biāo)。但是，普通的導(dǎo)航應(yīng)用中，人們希望用全向天線，至少能接收天線地平以上五度視野內(nèi)所有天空中的可見衛(wèi)星信號，但是平板式天線在衛(wèi)星于天線正上方時，訊號增益才是最大，這就有兩個問題： 

　　a、平板的接收范圍在平板上方，平板要面向天空，這對于手持以及車載都會帶來麻煩，我們可以看到可調(diào)角度的CF接收器越來越多（可折疊的SDGPS 麗臺9551），就是因?yàn)槠桨迨教炀€這種特性使得廠家為了接收器有更好的收訊效果才想出來的招。 

　　b、我們知道，雖然我們正頭頂上的衛(wèi)星信號比較好，比較容易鎖定，但其實(shí)正頭頂上的衛(wèi)星是最沒用的，如果沒有低角度的衛(wèi)星，誤差會相對較高，精度將會很差。所以基于這些缺點(diǎn)，GPS接收器上也開始使用四臂螺旋式天線。 

　　四臂螺旋式天線（Quadrifilar Helix Antenna ） 

　　四臂螺旋式天線由四條特定彎曲的金屬線條所組成。不需要任何接地。它具備有Zapper天線的特性，也具備有垂直天線的特性。此種巧妙的結(jié)構(gòu)，使天線任何方向都有3dB的增益，增加了衛(wèi)星訊號接收的時間。四臂螺旋式天線擁有全面向360度的接收能力，因此在與PDA結(jié)合時，無論P(yáng)DA的擺放位置如何，四臂螺旋式天線皆能接收，有別于使用平板GPS天線需要平放才能較好的接收的限制。使用此種天線，當(dāng)衛(wèi)星出現(xiàn)于地平面上10度時，即可收到衛(wèi)星所傳送的訊號。 

　　但是如果地面接收站附近干擾源較多，則不適用四臂螺旋式天線，因?yàn)樗谋勐菪教炀€具備有水平方向的增益，會將噪聲一起放大，反而干擾了衛(wèi)星訊號的接收。但是科技在進(jìn)步，現(xiàn)在所生產(chǎn)的四臂螺旋式天線能突破多項(xiàng)傳統(tǒng)天線的限制。天線是以陶瓷制成，Near-Field極小，約僅有3~5mm，而有些傳統(tǒng)天線的Near-Field甚至高達(dá)1m。Near-Field愈小，則使用者手持GPS裝置時，人體愈不會造成干擾。現(xiàn)在的四臂螺旋式天線的特點(diǎn)還包括完整的巴倫電路(Balun)設(shè)計(jì)，此設(shè)計(jì)能隔離天線周邊的噪聲，因此能容許各種功能的天線并存于極小的空間中而不會互相干擾。對于整合功能日趨多元，且強(qiáng)調(diào)輕薄短小的手持式電子產(chǎn)品而言，此特性的重要性不可言喻。