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最新工业和科技趋势
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）
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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
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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？
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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 HAICOM 406 等，诺基亚 LD-3W, Navibe 731 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，此系统上目前软件最为
丰富、功能也最为强大。
◎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。导航中最重要的一个功能，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
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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
GPS gloabal Positioning System,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 GARMIN 45C 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最终的海拔高度，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
