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GPS和GSM，看似兩個不同領(lǐng)域的東西，但如果巧妙地加以組合，它們將在許多方面改變?nèi)藗兊纳�，影響人們的生活�?br>
目前，隨著社會的進步，以及人們物質(zhì)生活和精神生活水平的不斷提高，人們越來越希望能即時、準確的知道某些物品、某些人的重要信息，如地理位置、移動目標的速度和方向等等，因此，能實現(xiàn)這種愿望的高科技產(chǎn)品，就越來越受到人們的關(guān)注和喜愛。GPS就是這樣一種能實現(xiàn)高精度、全天候、高效率、多功能、操作簡便、價格可接受的高科技定位產(chǎn)品。而GSM除了能夠提供人們熟悉的語音信息以外，它還能在GPS和使用者之間，通過數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)和短消息業(yè)務(wù)，很好的傳遞控制和定位信息，為GPS這種高科技定位產(chǎn)品，在民間廉價的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。因此，GPS和GSM技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，將最大程度的滿足人們對移動目標的跟蹤需求。
英文：“NAVSTAR/GPS”為“Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System”的縮寫，簡稱GPS， 它的含義是利用衛(wèi)星測時和測距進行導航，從而構(gòu)成全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)�，F(xiàn)在國際上已經(jīng)公認：將這一全球定位系統(tǒng)簡稱為GPS系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導航定位定時系統(tǒng)，具有全能性（陸地、海洋、航空和航天）、全球性、全天候、連續(xù)性和實時性。
在很早以前，人們就已經(jīng)開始了定位技術(shù)的研究，但直到1967年7月29日，美國政府宣布將海軍導航衛(wèi)星系統(tǒng)（NNSS），也稱子午衛(wèi)星（TRANSIT）系統(tǒng)的部分導航電文解密供民間應(yīng)用后，GPS這種全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)才真正撩起神秘的面紗，被人們所結(jié)識、所利用，才顯示出它巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。
80年代后，隨著GPS實驗衛(wèi)星和工作衛(wèi)星的先后升空，經(jīng)過各國科學家和生產(chǎn)廠家的共同努力，GPS硬件（接收機及各種配件）和軟件技術(shù)日趨成熟，使得GPS的定位精度越來越高，觀測速度越來越快，自動化程度越來越完善，價格卻越來越低，這為GPS的廣泛應(yīng)用，開拓了更廣闊的前景。
GPS系統(tǒng)包括三部分：GPS衛(wèi)星星座（空間部分）、地面控制系統(tǒng)（地面監(jiān)控部分）、GPS接收機（用戶部分）。
GPS衛(wèi)星星座（空間部分）：
由24顆覆蓋全球上空的衛(wèi)星組成，它們均勻分布在6個軌道平面內(nèi)，軌道傾角55度，各個軌道平面之間相距60度，同一軌道平面上的衛(wèi)星之間的升交角距相差90度，任意軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰平面軌道上的相應(yīng)衛(wèi)星超前30度�？臻g部分總投資200億美元，它的實施分成三個階段：
第一階段：1974～1978年為方案論證階段，在美國加利福尼亞的范登堡空軍基地，采用Atlas F火箭，從1978年2月22日發(fā)射第一顆GPS試驗衛(wèi)星起，到1985年10月9日發(fā)射完最后一顆衛(wèi)星，共發(fā)射了11顆代號為BLOCK-Ⅰ的GPS試驗衛(wèi)星在軌道上，運行軌道呈橢圓形，長半軸為26560km，傾角為64°，軌道高度約20000km。目前仍有4顆衛(wèi)星在工作。
第二階段：1979～1987年為系統(tǒng)論證階段。
第三階段：1988～1993年為生產(chǎn)實驗階段。自1989年初開始，在美國佛羅里達州肯尼迪空間中心的卡納維拉爾角基地，采用Delta火箭，發(fā)射了代號為BLOCKⅡR型的第三代GPS試驗衛(wèi)星，組成了GPS的衛(wèi)星星座。它是由21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星組成，稱為（21+3）GPS星座。衛(wèi)星軌道面有6個，長半軸為26609km，偏心率為0.01，傾角為55°，軌道高度約20200km，運行周期為11小時58分鐘（恒星時12小時），載波頻率為1575.42MHz和1227.60MHz，衛(wèi)星能覆蓋地面面積38%，通過天頂時可見時間為5小時。在地球表面上的任何時間和地點，在高度角15度以上，平均可同時觀測到6顆以上衛(wèi)星。由于衛(wèi)星對地面的距離和波束覆蓋面積基本不變，因此在覆蓋區(qū)域內(nèi)，接收機接收到的信號近似相等，這非常有利于定位精度的提高。
GPS衛(wèi)星是由洛克菲爾國際公司空間部研制的，衛(wèi)星重774kg，使用壽命為7年。衛(wèi)星采用蜂窩結(jié)構(gòu)，主體呈柱形，直徑為1.5m。兩側(cè)裝有兩塊雙葉對日定向太陽能電池帆板，全長5.33m接受日光面積為7.2m2。對日定向系統(tǒng)控制兩翼電池帆板旋轉(zhuǎn)，使板面始終對準太陽，為衛(wèi)星不斷提供電力，并給三組鎘鎳電池充電，以保證衛(wèi)星在地球陰影部分能正常工作。在星體底部裝有多波束定向天線，能發(fā)射張角大約為30度的兩個L波段（19cm和24cm波）的信號。在星體的兩端面上裝有全向遙測遙控天線，用于與地面監(jiān)控網(wǎng)的通信。此外衛(wèi)星還裝有姿態(tài)控制系統(tǒng)和軌道控制系統(tǒng)，以便使衛(wèi)星保持在適當?shù)母叨群徒嵌龋瑴蚀_對準衛(wèi)星的可見地面。GPS衛(wèi)星的作用主要有3點：
1． 用L波段的兩個無線載波（19cm和14cm）向廣大用戶連續(xù)不斷地發(fā)送導航定位信號。
2． 在衛(wèi)星飛越注入站上空時，接收由地面注入站用S波段（10cm波段）發(fā)送到衛(wèi)星的導航電文和其他有關(guān)信息，并通過GPS信號電路，適時的發(fā)送給用戶。
3． 接收地面主控站通過注入站發(fā)送到衛(wèi)星的調(diào)度命令，適時地改正運行偏差或者起用備用時鐘等。
地面控制系統(tǒng)（地面監(jiān)控部分）：
全面負責監(jiān)控全球定位系統(tǒng)的工作。它包括：主控站、監(jiān)測站、注入站。
主控站：1個，是位于科拉多州斯平士的衛(wèi)星操作控制中心（CSOC），它的任務(wù)是收集各監(jiān)測站送來的數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星軌道、星歷、時鐘改正數(shù)、狀態(tài)參數(shù)等，并按一定格式編輯為導航電文傳送到注入站，再轉(zhuǎn)發(fā)至各衛(wèi)星；它還負責對地面控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作、對衛(wèi)星狀態(tài)的診斷、調(diào)整和發(fā)送工作。此外，這個主控站里還附設(shè)了一個監(jiān)測站。
監(jiān)測站：5個，除一個附設(shè)在主控站內(nèi)，還有4個分別分布在夏威夷、北太平洋的Kwajalein島、印度洋的Diogo Garcia島、大西洋的Ascension島上。它們主要用配備的P碼接收機和精密銫種，對每顆衛(wèi)星進行連續(xù)不斷的跟蹤測量，并將所得數(shù)據(jù)傳送到主控站。它是無人值守的數(shù)據(jù)采集中心，受主控站的控制。
注入站：3個，分別附設(shè)在北太平洋的Kwajalein島、印度洋的Diogo Garcia島、大西洋的Ascension島上的監(jiān)測站內(nèi)，其主要功能是每天用S波段（10cm波），將主控站傳送來的衛(wèi)星星歷和時鐘參數(shù)等發(fā)送到衛(wèi)星的存儲器中，讓有關(guān)信息通過GPS衛(wèi)星信號電路發(fā)給用戶。還自動向主控站發(fā)信號。
GPS接收機（用戶部分）：
由于近十幾年來，世界各國的企業(yè)公司和科研單位競相開發(fā)出各種類型的接收機，因此GPS接收機的分類形式很多。常規(guī)分為兩種：導航型和測地型。
導航型接收機結(jié)構(gòu)簡單，體積小，價格便宜，采用C/A碼偽距接收技術(shù)，定位精度一般可達100～20m，最高可達3～1m。若采用P碼接收技術(shù)，達到的精度將更高。普通C/A碼偽距接收機的價格大約在2-3千左右。
測地型接收機結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精度高，它采用雙頻偽距和載波相位接收技術(shù)，測量基線的精度和高度都比導航型接收機高許多數(shù)量級。雙頻接收機可達5mm+1ppm·D,單頻接收機可達10mm+2ppm·D,若用差分定位其精度可達亞米及厘米級。
目前，GPS接收機的體積是越來越小，重量越來越輕，價格越來越低。
隨著GSM移動通信系統(tǒng)在我國的迅猛發(fā)展，它的電話業(yè)務(wù)功能對大多數(shù)人來講，已不再陌生，但它的其他功能：如數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、短信息業(yè)務(wù)、補充業(yè)務(wù)，將有助于我們把GPS的應(yīng)用擴展到跟蹤移動目標方面。
今年，我國電信業(yè)繼續(xù)保持高速增長態(tài)勢，截止5月底，移動電話用戶總數(shù)已達到1.1億戶,其中新增用戶2581萬戶.因此借GSM來傳輸GPS定位信息，有很好的基礎(chǔ)。
我們可以這樣設(shè)想：將GPS固定到某個重要的物體如汽車或者帶有特殊任務(wù)的人身上，在需要的時候，用GSM手機或其他通信方式，發(fā)一條短消息觸發(fā)GPS，讓GPS把它的三維位置信息，甚至三維速度和時間信息，以十進制ASCⅡ碼或者二進制碼輸出，并通過有線和無線方式傳輸?shù)紾SM手機中，由GSM手機將此數(shù)據(jù)通過GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)侥硞�特定地方，比如某個報警中心或者以短信息的方式發(fā)給另一個GSM用戶。或者轉(zhuǎn)送到其他有關(guān)網(wǎng)絡(luò)，再以特約的形式保存，比如存在指定的計算機內(nèi)；或者電子信箱內(nèi)；或者電子地圖上。以供需要者使用。
目前GPS在我國還主要應(yīng)用在大地測量、工程測量、軍事、交通、郵電、地質(zhì)、礦產(chǎn)、氣象、土地管理、金融、公安等部門，使用者大多自建系統(tǒng)，投資較大。也有一些單位安裝了車載GPS系統(tǒng)，但都自成體系，不對外服務(wù)。因此讓人覺得GPS離我們還很遙遠。但事實上，美國在1995年車載GPS系統(tǒng)的銷售量就已達到了3.1億美元，日本在1996年車載GPS系統(tǒng)就已達到70萬套。這些數(shù)據(jù)雖不能全面反映GPS在移動目標定位方面的業(yè)績，但它也從一個側(cè)面反映出GPS在民用方面的潛力。因此，我們完全有可能把GPS和GSM結(jié)合起來，為需求越來越多的各種移動目標的跟蹤，增添一種強有力的技術(shù)手段。
國際移動衛(wèi)星組織是1979年在倫敦成立的，這是一個提供全球衛(wèi)星移動通信的政府間國際合作團體，中國也是創(chuàng)始成員國之一。中國既積極參與全球?qū)Ш较到y(tǒng)（GNSS）和GPS衛(wèi)星增強系統(tǒng)（WAAS）的建設(shè)，也開始建立我國自己的衛(wèi)星導航系統(tǒng)（雙星定位系統(tǒng)）。已在北京、上海、武漢、西安、拉薩、烏魯木齊等地建成了永久性的GPS跟蹤站，目的是對GPS衛(wèi)星進行精密的定軌，為高精度的GPS定位測量提供觀測數(shù)據(jù)和精密的星歷服務(wù)。同時還致力于我國自主的廣域差分GPS（WADGPS）方案的建立。
我國在1995年成立了GPS協(xié)會，下設(shè)四個專業(yè)委員會，希望通過廣泛的交流與合作，發(fā)展我國的GPS應(yīng)用技術(shù)。
今后，隨著GPS逐步被認識和接受，GSM移動通信系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展，我們完全有理由相信，GPS將同移動電話、計算機、互聯(lián)網(wǎng)一樣，逐步深入人們的生活，改善人們的生存空間，提高人們的生活品質(zhì)。
摘自《廣播電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)》2001.11
