电子工程师必备--GPS设计全攻略

电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)GPS设计全攻略--电子工程师必备手册（上）电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)目录：一、GPS基础知识二、GPS应用基础三、GPS接收机原理图四、GPS模块五、手机-GPS导航方案六、PDA-GPS导航方案七、笔记本电脑-GPS导航方案八、GPS一体机-GPS导航方案九、选择GPS方案所应考虑的几个方面十、主流GPS方案供应商盘点十一、GPS设计58问电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)一、GPS基础知识1、什么是GPS系统？GPS主系统是居心叵测的老美发射运行的卫星系统，包含了27颗能持续发送地理位置海拔高度和时间信号的卫星，24个正常使用，3个备用，这些卫星平均分布运行在六个轨道上。一般来说，在地面上的GPS接收器能接收5～12个卫星信号，而为了获得地面上的定位坐标，GPS导航至少需要4个卫星信号，三个用来确定GPS接收器的纬度、经度和海拔高度，第四个则提供同步校正时间。全球定位系统由三部分构成：太空卫星部份：由24颗绕极使用卫星所组成，分成六个轨道，运行于约20200公里的高空，绕行地球一周约12小时。每个卫星均持续着发射载有卫星轨道数据及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用。地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数数据，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。使用者接收机：追踪所有的GPS卫星，并实时地计算出接收机所在位置的坐标、移动速度及时间，各种蓝牙GPS即属于此部份。我们通常所说的GPS,就是第3部分。2、GPS导航需要收费吗？PS信号是不需要收费的。很多人问一个问题就是GPS月租多少，每分钟多少钱，可以包月吗？你用收音机听广播吗，广播信号收费吗，不收。实际上，GPS和广播信号一样，是免费使用的。美国有的27颗卫星免费的发送信号到地面，你只需要有一个GPS卫星信号接收器，就可以免费的接收卫星信号了，再配合装有导航软件的手机，掌上电脑等就可以实现定位导航功能了。3、一套完整的GPS导航系统包含哪些设备？电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)A、GPS接收机,一般按接口分为如下几种：◎无线蓝牙GPS，目前主流如HAICOM406等，诺基亚LD-3W,Navibe731等主要与具备蓝牙功能的掌上电脑PDA、智能手机配合使用。，◎USB接口GPS，主要配合笔记本电脑使用。◎CF卡接口GPS，主要配合老型号没蓝牙功能的PDA使用。B、地图操作终端设备:◎掌上电脑PDA，PPC系统是目前导航的主流，如多普达的818，828，HP的IPQ系列等。◎S60智能手机:主要是诺基亚S60系统智能手机如7610,N70,◎Smartphone手机如MXP220、多普达565，585等。◎笔记本电脑C、导航软件地图软件、一般按操作系统分如下几种：◎PPC掌上电脑系统，主要有灵图天行者5、凯立德2.0、城际通、MAPKING、OZI，此系统上目前软件昀为丰富、功能也昀为强大。◎S60系统智能手机，主要有路拓ROUTE66、凯立德等。◎Smartphone智能手机，主要有凯立德。◎PC系统，主要有灵图、城际通等。D、GPS导航系统导航系统有哪些功能？地图查询:◎可以在操作终端上搜索你要去的目的地位置。◎可以记录你常要去的地方的位置信息，并保留下来，也和可以和别人共享这些位置信息。◎模糊的查询你附件或某个位置附近的如加油站，宾馆、取款机等信息，◎笔记本电脑路线规划:◎GPS导航系统会根据你设定的起始点和目的地，自动规划一条线路。◎规划线路可以设定是否要经过某些途径点。◎规划线路可以设定是否避开高速等功能。自动导航:◎语音导航：用语音提前向驾驶者提供路口转向，导航系统状况等行车信息，就象一个懂路的向导告诉你如何驾车去目的地一样。导航中昀重要的一个功能，使你无需观看操作终端，通过语音提示就可以安全到达目的地。◎画面导航：在操作终端上，会显示地图，以及车子现在的位置，行车速度，目的地的距离，规划的路线提示，路口转向提示的行车信息。◎重新规划线路：当你没有按规划的线路行驶，或者走错路口时候，GPS导航系统会根据你现在的位置，为你重新规划一条新的到达目的地的线路。GPS导航模拟展示。◎请点击观看GPS导航模拟演示PPC、PC系统◎请点击观看GPS导航模拟演示S60手机系统电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)E、GPS导航系统有什么好处？◎你不再为找不到路而烦恼。◎你不再会为拜见见客户而找不到路而迟到。◎你不再用开车时翻查地图了。◎你不再用再担心自驾游时迷失方向。◎你不用再担心在复杂的路口高架桥走错路口。◎轻松享受全球领先的GPS导航技术带来的便利。◎轻松享有只有高档车才有的高科技GPS导航技术。◎拥有GPS导航，轻松驾驶，享受生活无穷乐趣。二、GPS应用基础GPSgloabalPositioningSystem,主要分三大块，地面控制站、卫星、接收机。主控制站，在美国科罗拉多。三个地面天线，五个监测站，分布在全球。主要是收集数据，计算导航信息，诊断系统状态，调度卫星这些杂事。卫星，有27颗，距离地面20200公里。27颗卫星有24颗运行，3颗备用。这些卫星已经更新了三代五种型号。卫星发射两种信号：L1和L2。L1:1575.42MHZ,L2:1227.60MHZ。卫星上的时钟采用铯原子钟或铷原子钟，计划未来用氢原子钟，比我的手表准。接收机，袖珍式、背负式、车载、船载、机载等等。一般常见的手持机接收L1信号，还有双频的接收机，做精密定位用的。关于GPS接收机GPS现在一般都是12通道的，可以同时接收12颗卫星。早期的型号，比如GARMIN45C就是8通道。GPS接收机收到3颗卫星的信号可以输出2D（就是2维）数据，只有经纬度，没有高度，如果收到4颗以上的卫星，就输出3D数据，可以提供海拔高度。但是因为地球自己的问题，不是太标准的圆，所以高度数据有一些误差。现在有些GPS接收机内置了气压表，比如etrex的SUMMIT和VISTA，这些机器根据两个渠道得到的高度数据综合出昀终的海拔高度，应该比较准确了。GPS接收机的第一次开机，或者开机距离里上次关机地点超过800KM以上，因为接收机里存储的星历都对不上了，所以要在接收机上重新定位。GPS接收机的使用要在开阔的可见天空下，所以，屋里就不能用了。手持GPS的精度一般是误差在10米左右，就是说一条路能看出走左边还是右边。精度主要依赖于卫星的信号接收，和可接收信号的卫星在天空的分布情况，如果几颗卫星分布的比较分散，GPS接收机提供的定位精度就会比较高。定位精度电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)谈到定位精度，就得说说SA和AS。什么是SA，AS呢？GPS的信号有两种C/A码，P码。C/A码的误差是29.3m到2.93米。一般的接收机利用C/A码计算定位。美国在90代中期为了自身的安全考虑，在信号上加入了SA(SelectiveAvailability)，令接收机的误差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱们现在的GPS精度应该能在20米以内。P码的误差为2.93米到0.293米是C/A码的十分之一。但是P码只能美国军方使用，AS（Anti-Spoofing），是在P码上加上的干扰信号。俄罗斯有自己的卫星定位系统，全球导航卫星系统(GLObalNAvigationSatelliteSystem)。欧洲也要发展自己的定位系统NAVSAT。中国也有自己的卫星定位，叫北斗，是双星系统，只能定位自己国家和附近的地区，而且目前只用于军方。GPS的设置GPS拿到手，如果是新机器要定位，已经提到了。另外，还有一些设置，常用的有坐标系、地图基准、参考方位、公制/英制、数据接口格式什么的。坐标系：常用的是LAT/LON和UTM。LAT/LON就是经纬度表示，UTM在这里就不管他了。地图基准：一般用WGS84。参考方位：实际上有两个北，磁北和真北呀（简称CB和ZBY）。指南针指的北就是磁北，北斗星指的北就是真北。两者在不同地区相差的角度不一样的，地图上的北是真北。公制/英制：自选。数据接口格式：这得细谈谈。GPS可以输出实时定位数据让其他的设备使用，这就牵扯到了数据交换协议。几乎现在所有的GPS接收机都遵循美国国家海洋电子协会(NationalMarineElectronicsAssociation)所指定的标准规格，这一标准制订所有航海电子仪器间的通讯标准，其中包含传输资料的格式以及传输资料的通讯协议。NMEA协议有0180、0182和0183三种，0183可以认为是前两种的超集，现在正广泛的使用，0183有几个版本，V1.5V2.1。所以，如果大家的GPS接收机如果要联上笔记本里通用的GPS导航程序，比如OZIEXPLORER和俺的GPSRECEIVER，就应该选择NEMAV2.0以上的协议。NMEA规定的通讯速度是4800b/S。现在有些接收机也可以提供更高的速度，但没有什么用，4800就足够了。象GARMIN，自己有一个mapsource软件，为了不让其他品牌的GPS使用该软件，就设计了私有的GARMIN协议，只有GARMIN的机器才能输出这种数据，而MAPSOURCE只能接收GARMIN协议，这样一来MAPSOURCE就只能让GARMIN的机器使用！经纬度的表示再讲讲数据表示。一般从GPS得到的数据是经纬度。经纬度有多种表示方法。1.）ddd.ddddd，度.度的十进制小数部分（5位）2.）ddd.mm.mmm，度.分.分的十进制小数部分（3位）3.)ddd.mm.ss,度.分.秒不是所有的GPS都有这几种显示，GPS315只能选择第二种和第三种电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)在LAT/LON坐标系里，纬度是平均分配的，从南极到北极一共180个纬度。地球直径12756KM，周长就是12756*PI，一个纬度是12756×PI/360=111.133KM(不精确)。经度就不是这样，只有在纬度为零的时候，就是在赤道上，一个经度之间的距离是111.319KM，经线随着纬度的增加，距离越来越近，昀后交汇于南北极。大家想想，没错吧。所以经度的单位距离和确定经度所在的纬度是密切相关的，简单的公式是：经度1°长度=111.413cosφ，在纬度φ处。（公式不精确）例：北京的经度119度，纬度40度。单位经度，单位纬度各是多少？答：单位纬度111.133KM单位经度111.413×COS40=85.347KM三、GPS接收机原理图四、GPS模块LeadtekLR9543LeadtekLR9540电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析昀新工业和科技趋势GPS设计全攻略—电子工程师必备手册(上)五、手机-GPS导航方案方案适用对象有如下S60系统手机的DX:◎诺基亚：3230,6600,6670,6680,6681,6682,7610◎诺基亚N系列：N70,N71,N72,N73◎三星：D720,D728,D738,Z600◎松下：X700,X800◎西门子：SX1◎联想：P930方案配置一、硬件配置1、蓝牙GPS(可选择Haicom406，诺基亚3W，Navibe731)2、手机用车架3、你的S60手机4、1＋2两项费用约在6XX－9XX元之间二、软件配置1、PJ版路拓66费用0元2、正版路拓66（ROUTE66）（目前昀好