GPS衛(wèi)星定位的原理

本產(chǎn)品使用12V、24V機動車輛，不會與原車系統(tǒng)發(fā)生任何沖突，但是為了產(chǎn)品安裝以后方便故障診斷和異常糾紛，請在安裝前的及時檢查并將檢查結(jié)果如實告知車主。避免引起不必要的誤會和爭議。

(1) 先檢查車輛各個功能是否正常。如:大燈、小燈、轉(zhuǎn)向燈、霧燈、ACC、CD機、電動窗、原車遙控中控、引擎啟動、引擎運行等等。

(2) 檢查車內(nèi)各個裝飾件連接是否標(biāo)準(zhǔn)，檢查車內(nèi)各個裝飾件是否有破損現(xiàn)象。

(3) 檢查與本產(chǎn)品相關(guān)的各個連接線路是否破損、裸露銅芯的現(xiàn)象。

四、指示燈狀態(tài)定義

五、主機安裝

在安裝之前請詳細核對本產(chǎn)品的配件清單、質(zhì)量，包裝是否良好。如有疑問請及時與當(dāng)?shù)亟?jīng)銷商聯(lián)系。

一、產(chǎn)品概述2

二、技術(shù)指標(biāo)3

三、包裝清單4

3.1、標(biāo)配配件4

3.2、選配配件5

四、指示燈狀態(tài)定義5

五、主機安裝6

5.1安裝前的檢查準(zhǔn)備工作6

5.2主機安裝6

5.3.1 SIM卡安裝說明6

5.3.2主機線材安裝說明7

5.3.3文字播報器安裝說明(可選功能)9

5.3.4廣告屏安裝說明(可選功能)9

5.3.5攝像頭安裝說明(可選功能)9

5.3.6 GPS/GPRS/CDMA天線安裝說明9

5.3.7 監(jiān)聽咪頭安裝說明10

5.3.8 終端設(shè)置10

5.3.9 中心資料錄入11

六、F300終端標(biāo)準(zhǔn)功能說明11

6.1終端初裝參數(shù)設(shè)置11

6.2遠程控制部分14

6.3報警部分15

七、F300終端附加增強功能說明16

八、安裝完成相關(guān)檢測17

九、F300常見故障18

一、產(chǎn)品概述

F300完全支持 GPRS/CDMA 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能，可結(jié)合 GPRS/CDMA 平臺軟件使其更廣泛用于大型集群監(jiān)控、緊急調(diào)度、位置服務(wù)、交通安全管理等多種領(lǐng)域。F300也可用于大型建設(shè)測量、軍事測量、高精度定位、移動基站定位等其它特殊領(lǐng)域。

產(chǎn)品特色

1、支持 GPS 定位模式。

2、支持 GPRS/CDMA 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸功能。

3、支持多種方式設(shè)置終端參數(shù)。

4、支持自動睡眠，待機工作電流僅 100mA。

5、支持點對點監(jiān)控、點對群監(jiān)控、群對群的全方位監(jiān)控。

6、集防盜、定位、監(jiān)聽監(jiān)控、報警求救及跟蹤等多重功能于一體。

感謝您選擇本公司生產(chǎn)的F300型 GPS 監(jiān)控定位系列產(chǎn)品，在您使用本產(chǎn)品之前，請認(rèn)真閱讀本產(chǎn)品說明書。當(dāng)您開始使用本產(chǎn)品時，則視為您已經(jīng)認(rèn)真閱讀了本產(chǎn)品說明書。

F300說明書涉及的內(nèi)容及相關(guān)設(shè)備的最新驅(qū)動程序如有改動時，恕不另行通知。有關(guān)設(shè)備的最新消息及軟件程序的更新信息請與當(dāng)?shù)卮砩搪?lián)系或直接登錄我司網(wǎng)站查詢。

注意:

*F300產(chǎn)品為 GPRS/CDMA 版本產(chǎn)品，需要 SIM 卡支持 GPRS/CDMA 數(shù)據(jù)傳輸功能。

*F300不具備防水能力，請選擇干燥位置安裝，并注意防水防潮。

*請您正確安裝使用 F300產(chǎn)品 ，切勿在不兼容的設(shè)備上安裝F300產(chǎn)品。

二、技術(shù)指標(biāo)

三、包裝清單

A、 在安裝 SIM 卡之前請及時設(shè)置 SIM 卡的服務(wù)密碼。

B、 F300 的各項功能實現(xiàn)需要 SIM 卡支持 SMS 短信、GPRS/CDMA 功能(互聯(lián)網(wǎng) CMNET 業(yè)務(wù))，請確認(rèn)該 SIM 卡是否具備以上功能(如果需要監(jiān)聽、通話功能，還需要 SIM 卡支持語音通 話功能)。

C、 安裝或者拆卸 SIM 卡，請在設(shè)備完全斷電前提下進行，否則可能會出現(xiàn)因帶電操作導(dǎo)致燒毀SIM卡。

D、 SIM卡的安裝或拆卸，需用小號"+"字螺絲刀插入設(shè)備后端的取卡孔用力往里頂，直到SIM卡座自動退出主機。

電源正極(紅色):電源正極線安裝一般要與蓄電池的正極或者保險盒的總電源輸入線常(+12V)連接。在安裝過程中一定要選擇較粗的常(+12V)線并聯(lián)上去，并做好絕緣。(注意:宜粗不宜細。)

電源負(fù)極(黑色):汽車車體的金屬本身就是一個負(fù)極，通常安裝人員就近選擇一個螺絲并將其擰松，再把負(fù)極線拴在上面，然后擰緊即可。但是，時間較長以后可能出現(xiàn)連接點氧化，造成設(shè)備工作不良?，F(xiàn)在大 部分轎車對設(shè)備附近一個或者多個需要連接負(fù)極的螺絲位進行防氧化處理，用并聯(lián)的方式將附近用電設(shè)備的負(fù)極線集中后再采用多點接地，保證負(fù)極接地牢靠。所以，我們在連接負(fù)極線的時候盡量不要采用前者所描述的方法連接。盡可能地找到原車用電設(shè)備的負(fù)極線集中點，并將終端機的負(fù)極線連接在原車設(shè)備的負(fù)極線上。以利用原車的接地點保證終端機的正常工作。(注意:跟(+12V)電源線相同，宜粗不宜細。)

ACC 檢測線(白色):F300 的 ACC 安 裝線主要是為本設(shè)備提供判斷車輛電控鑰匙的狀 態(tài)信號檢測線(解釋:電控鑰匙是控制著全車用 電設(shè)備的電源機械裝置)，在電控鑰匙未插入鑰匙孔前，全車電路及電氣幾乎全部處于斷電狀態(tài);當(dāng)鑰匙插入并往前擰動一個檔位時(即為 ACC 檔)，車輛上的部分設(shè)備即可接通了電源。F300的 ACC 安裝線(白色)就并接在該線上。

門邊檢測(藍色):F300的門邊檢測線主要是為本設(shè)備提供判斷原車門開啟/關(guān)閉的狀態(tài)信 號檢測線。該檢測線為負(fù)觸發(fā)檢測線，當(dāng)原車門開啟時該線路及原車線路直接與車體導(dǎo)通，原車頂 燈點亮;當(dāng)車門關(guān)閉時，該檢測線及原車開關(guān)與車體斷開，原車頂燈熄滅。

自定義觸發(fā)(橙色、綠色):F300設(shè)計了兩條自定義檢測線，當(dāng)用戶需要監(jiān)控一些特殊的 監(jiān)控，如需要監(jiān)控車門引擎蓋、尾箱等等部位時，可安裝這兩根自定義線，在安裝時需要用戶根據(jù) 我公司提供的檢測線的觸發(fā)方式自行選購和安裝設(shè)置開關(guān)部位。(橙色自定義負(fù)觸發(fā)線 >0.5V 為觸發(fā)導(dǎo)通;綠色自定義線>6V 為觸發(fā)導(dǎo)通。詳細功能操作請參閱后面功能描述【自定義功能】)。

斷電控制線(黃色):F300的斷電控制線(黃色)主要是與斷電繼電器配合用來切斷汽車燃油電路或引擎電路，強制停止引擎運行的。

緊急按鈕:主要用于駕駛員在駕車途中遇到緊急狀況時，可以通過該按鈕觸發(fā)F300設(shè)備向中心平臺發(fā)出求救信息。通常緊急報警觸發(fā)按鈕安裝在駕駛員方便操作且不易被發(fā)現(xiàn)的位置。

文字播報器為可選的安裝配件，用戶需要此功能時需另行購置，文字播報器通過主機上的232接口連接上并實現(xiàn)文字播報功能。詳細安裝及使用說明請參閱《文字播報器安裝使用說明》及《平臺使用操 作說明》相關(guān)內(nèi)容操作。

廣告屏為可選的安裝配件，用戶需要此功能時需另行購置。廣告屏通過主機上的232接口連接上并實現(xiàn)廣告發(fā)布功能，詳細安裝及使用說明請參閱《廣告屏安裝使用說明》及《平臺使用操作說明》相關(guān)內(nèi)容 操作。

攝像頭為可選的安裝配件，用戶需要此功能時需另行購置。攝像頭通過主機上的232接口連接上并實現(xiàn)廣告發(fā)布功能，詳細安裝及使用說明請參閱《攝像頭安裝使用說明》及《平臺使用操作說明》相關(guān)內(nèi)容操作。

因為車輛上安裝位置比較特殊，建議安裝在下列位置，在保證安裝要求的同時，一定要注意安裝位置的隱蔽性。

1)保險杠最前端或者前大燈組件附近。

2)引擎蓋后端與前擋風(fēng)玻璃交接位置的塑膠件下方。

3)前擋風(fēng)玻璃和儀表臺下方，黑面朝上。(注意:儀表臺內(nèi)部是汽車線路最集中位置，且各類金屬支撐架較多。所以，盡量放在支撐架的最上方，并且盡量避開汽車線路、音響喇叭、空調(diào) 電機等磁場較大位置，距離大概 500px 左右即可)。

4)駕駛室后擋風(fēng)玻璃下方。

注意:GPS 天線在安裝過程中盡量保證平面朝上，且 GPS 上方 60 度范圍沒有金屬遮擋物。

GPRS/CDMA GPS天線

監(jiān)聽咪頭 : 主要用于車主或者監(jiān)控中心對F300設(shè)備進行監(jiān)聽車內(nèi)聲音，以協(xié)助用戶或者監(jiān)控中心及時進行判斷。監(jiān)聽咪頭在安裝上注意，咪頭盡量遠離磁場部分，如:音箱喇叭、電源線，通常安裝在駕駛室頂棚頂附近。(注意:該功能必須是 SIM 卡支持語音通話功能)

A、IP、端口號設(shè)置

短信指令遠程設(shè)置IP、端口號主要是針對首次安裝使用F300設(shè)備時的操作，相關(guān)設(shè)置的目的是將該設(shè)備與對應(yīng)的中心平臺關(guān)聯(lián)起來。F300 是通過GPRS/CDMA的傳輸方式以固定的路徑【IP、端口】將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絀nternet，傳輸路徑可通過短信指令遠程設(shè)置，具體的設(shè)置方法請詳細查閱后面【遠程修改IP、端口號】項。

B、APN 接入設(shè)置

因各個國家、地區(qū)無線移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所設(shè)置的 APN 網(wǎng)關(guān)接入點不同，登錄 GPRS/CDMA 網(wǎng) 絡(luò)的用戶名和密碼也不同，需要我們對終端重新設(shè)置無線移動 GPRS/CDMA 登錄 APN 網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò) 登錄用戶名和網(wǎng)絡(luò)登錄密碼方可正常使用無線移動 GPRS/CDMA。正確設(shè)置完 APN 網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)登錄 用戶名和網(wǎng)絡(luò)登錄密碼后，再重新啟動終端設(shè)備，方可正常使用。(本設(shè)備默認(rèn)為中國移動 APN 網(wǎng) 關(guān) CMNET)具體的設(shè)置方法請詳細查閱后面【APN 接入設(shè)置】項。 注意:設(shè)備各項參數(shù)設(shè)置完畢后，請查看設(shè)備 LED 指示燈狀態(tài)顯示是否正常，待設(shè)備 LED 指示燈狀態(tài)顯示正常以后，即可到聯(lián)系中心監(jiān)控人員進行車輛錄入了。

當(dāng) F300終端設(shè)備的各項參數(shù)設(shè)置完畢，且設(shè)備工作正常以后，還需要將該臺 F300 設(shè) 備與相關(guān)中心平臺數(shù)據(jù)鏈路關(guān)聯(lián)起來，保證 GPRS/CDMA 數(shù)據(jù)上傳下達鏈路暢通。中心監(jiān)控人員將 F300 的 ID 號、車牌號、車主或者駕駛員姓名、聯(lián)系電話等等相關(guān)信息錄入到中心平臺上。

F300 設(shè)備側(cè)面的 8 位數(shù)流水號就是該設(shè)備的身份識別 ID 號，在錄入過程中中心錄入人員 需將 ID 號按設(shè)備側(cè)面粘帖的【ID】錄入。為了規(guī)范管理，完善車輛資料信息，還需要將中心平臺其 它內(nèi)容填寫完畢。

例如:F300 設(shè)備側(cè)面的條形碼 ID 號是【S/N: 88888888】,在錄入的時候則按【88888888】 錄入。

六、F300終端標(biāo)準(zhǔn)功能說明

(1)、中心平臺遠程修改IP、端口號

客戶端遠程設(shè)置 IP、端口號 主要是針對使用中的 F300 設(shè)備進行單臺次或者批次性的更改。也可更改前面描述的調(diào)度屏設(shè)置的 IP 和端口號。操作用戶在客戶端平臺軟件上打開'車輛監(jiān)控'→'參數(shù)設(shè)置'→選擇'通訊參數(shù)'，勾選需 要更改的車輛，并在下方輸入新 IP 和端口號(注意:不足三位前面補零)。確認(rèn)無誤后點擊【發(fā)送】。

(2)、定位呼叫

監(jiān)控中心可直接對指定車載終端進行點名呼叫查看, 車載終端將立即向中心監(jiān)控平臺回傳車輛 所在位置等詳細數(shù)據(jù)。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(3)、定時回報

監(jiān)控中心人員可對指定車載終端進行數(shù)據(jù)定時回傳時間間隔的設(shè)置，出廠默認(rèn)上傳時間間隔為30 秒，最小上傳時間間隔為5 秒;如果設(shè)置間隔為"<5 秒"終端設(shè)備將自動返回到默認(rèn)的 30 秒。具體 操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(4)、監(jiān)聽

在接到報警信息或需要了解車上人員狀況時，在車主的授權(quán)下，中心管理員可隨時對終端下達 監(jiān)聽指令進行監(jiān)聽。監(jiān)聽不受時間、撥打電話號碼限制。(終端電話卡必須開通通話功能才能實現(xiàn)。) 具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(5)、里程統(tǒng)計 為方便了解車輛單次或時段間行駛里程的情況，中心管理員可以通過對車輛下發(fā)里程統(tǒng)計指令，這時終端會重新統(tǒng)計車輛里程。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(6)、遠程油路控制部分 斷油電的目的是阻止不法分子駕駛、偷盜車輛，及時有效將汽車控制在有效范圍。監(jiān)控中心可人性化對指定車輛進行遠程斷開油路﹑電路或者恢復(fù)油路﹑電路，當(dāng)車載終端接收到指令后，對油 路或者電路采取斷供油或恢復(fù)供油動作。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(注意:F300在執(zhí)行斷油動作時，是先執(zhí)行 3 次間歇式斷油【斷 2 秒----恢復(fù) 20 秒】，到 第 4 次

時就完全切斷油路)

F300初裝使用時，相關(guān)參數(shù)設(shè)置需本公司專用調(diào)試工具調(diào)度屏來進行設(shè)置，本章節(jié)僅介紹 調(diào)度屏基本設(shè)置的相關(guān)功能，其他功能請參閱【調(diào)度屏使用說明】用戶使用手冊相關(guān)內(nèi)容操作。

(1)、手柄外觀示意圖 注意:

A、當(dāng) F300接通電源以后，更多調(diào)度屏功能請參閱【HD-YT 調(diào)度屏】用戶使用手冊手柄外觀按鍵功能示意圖

(2)、通迅參數(shù)查詢

通過該指令可以查看終端機的主要設(shè)置參數(shù)是否正確，如果不對可以及時修改。例如:查訊終端機的通訊參數(shù)，則輸入的格式為:【*F10#C】，設(shè)置成功會出現(xiàn)以下信息， ***.***.***.***,PPPP為 IP 地址和端口號，#####為終端機系列號，CMNET，***，***為 APN 參數(shù)。

(3)、設(shè)置IP地址、端口號 此項為必須設(shè)置項，不設(shè)置或設(shè)置錯會導(dǎo)致終端機不上線。了解設(shè)置情況請通過通訊參數(shù)查詢查看。設(shè)置 IP 地址和端口號的作用是讓終端與監(jiān)控中心連接并傳遞數(shù)據(jù)。未設(shè)置或者錯誤設(shè)置 IP 號終端則無法將數(shù)據(jù)上傳至中心。

按調(diào)度屏【菜單鍵】進入主菜單，并按照上面所顯示的示意圖的步驟操作，當(dāng)進入到【信息輸入】界面時，屏幕上會有光標(biāo)在閃動，這時用戶可按以下格式輸入【*F10#1，XXX.XXX.XXX.XXX,PPPP,0】，并按【撥號鍵】確認(rèn)發(fā)送(如果要保存，請選擇儲存并發(fā)送)，如果屏 幕顯示【臨時信息】，表示該項設(shè)置成功;如果屏幕顯示無顯示，表示該項設(shè)置不成功，請重新設(shè)置。

(注意:指令中的【XXX.XXX.XXX.XXX】部分為 IP 號;【PPPP】部分為端口號，) 例如:需要設(shè)置上傳數(shù)據(jù)的中心服務(wù)器 IP 為【192.168.0.154】，數(shù)據(jù)接收端口為【11400】;則輸入的格式為:【*F10#1，192.168.0.154，11400，0】。

(4)、APN 接入設(shè)置

此項為必須設(shè)置項，不設(shè)置或設(shè)置錯會導(dǎo)致終端機不上線。了解設(shè)置情況請通過通訊參數(shù)查詢 查看。

因各個國家、地區(qū)無線移動網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所設(shè)置的 APN 網(wǎng)關(guān)接入點不同，登錄 GPRS/CDMA 網(wǎng) 絡(luò)的用戶名和密碼也不同，需要我們對終端重新設(shè)置無線移動 GPRS/CDMA 登錄 APN 網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò) 登錄用戶名和網(wǎng)絡(luò)登錄密碼方可正常使用無線移動 GPRS/CDMA。正確設(shè)置完 APN 網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)絡(luò)登錄，用戶名和網(wǎng)絡(luò)登錄密碼后，再重新啟動終端設(shè)備，方可正常使用。(本設(shè)備默認(rèn)APN網(wǎng)關(guān)為中國移動CMNET)。

按調(diào)度屏【菜單鍵】進入主'菜單'→選擇' 寫新信 息 '→確認(rèn)→ 輸入【 *F10#3 ，cmnet,cmnet,cmnet,】→'僅發(fā)送' →'發(fā)送到調(diào)度臺'。隨后，屏幕顯示【臨時信息】，表示該項 設(shè)置成功;如果屏幕無顯示直接退到菜單，或滴的一聲，表示該項設(shè)置不成功，請重新設(shè)置。(注意:移動的號碼按上面方式設(shè)置。CDMA的卡應(yīng)設(shè)為:cmnet,card,card,同時注意最后有一個"逗號"例如:移動的卡號則應(yīng)輸入【*F10#3，CMNET, CMNET, CMNET,】，CDMA 的卡號請輸入【*F10#3，CMNET,CARD,CARD】。

(5)、主機復(fù)位

APN 賬號。但為安全恢復(fù)出廠后請查詢一下通訊參數(shù)是否正確。 按調(diào)度屏【菜單鍵】進入主'菜單'→選擇'寫新信息'→確認(rèn)→輸入【*F10#F】→'僅發(fā)送'→'發(fā)送到調(diào)度臺'→'收到臨時信息 reset",終端收到該指令后進入重啟。

(1)、超速報警

監(jiān)控中心可對單臺或者多臺車輛下發(fā)指令設(shè)定超速報警速度值，當(dāng)車輛速度超過設(shè)定值時，F(xiàn)300 會立即發(fā)出超速報警數(shù)據(jù)，將當(dāng)前位置信息和速度信息報告到監(jiān)控中心?？筛鶕?jù)客戶需求 設(shè)置蜂鳴器超速警示功能，中心收到報警信息以后可確認(rèn)并取消報警。

(2)、斷電報警

當(dāng)車載終端外接電源被切斷后，內(nèi)部備用電源立即啟動供電(可供設(shè)備工作 10-20 分鐘)，終端5 秒內(nèi)上傳斷電報警信息到監(jiān)控中心。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。在此不再另做說明。

(3)、緊急求救報警

當(dāng)遭遇緊急情況需要求助時，觸按緊急按鈕 2 秒觸發(fā)緊急報警，終端立刻上傳緊急求助報警信 息到監(jiān)控中心。如本終端裝有其它附件時，除上傳報警數(shù)據(jù)以外，其它相關(guān)附件還會一起聯(lián)動響應(yīng)。 如廣告屏?xí)⒓床シ?我被劫持請報警!"求救信息、攝像頭搶拍照片等等。監(jiān)控中心依照相關(guān)程序 處理。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(4)、自定義觸發(fā)報警

F300設(shè)有 2 路自定義檢測線，以滿足特殊客戶的需求。當(dāng)用戶需要自定義傳感器報警功能時，可根據(jù)自 己需求自行定義該線報警名稱。當(dāng)所定義的檢測線收到觸發(fā)時，F(xiàn)300會立即向中心發(fā)送自定義 報警數(shù)據(jù)，中心收到報警信息以后可確認(rèn)并取消報警。具體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】 相關(guān)內(nèi)容。

(5)、非法點火設(shè)置

監(jiān)控中心可對單臺或者多臺車輛下發(fā)指令啟動非法點火功能，當(dāng)車輛在設(shè)定的時間段內(nèi)非法啟動，F(xiàn)300會立即向中心發(fā)出非法點火報警，前將車輛當(dāng)前位置信息報告到監(jiān)控中心。這時客戶 根據(jù)實際情況可對車輛進行遠程斷油斷電等操作以防止不法份子不法行為，并及時向公安報警。具 體操作請詳細閱讀【平臺操作使用說明】相關(guān)內(nèi)容。

(6)、電子圍欄

監(jiān)控中心可對監(jiān)控目標(biāo)設(shè)置不規(guī)則區(qū)域、多區(qū)域、進區(qū)域、出區(qū)域、區(qū)域內(nèi)、區(qū)域外、多時段 及組合

時就完全切斷油路)

九、F300常見故障

GPS(Global Positioning System)是由美國國防部授權(quán)研制的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。它是一種可以定時和測距的導(dǎo)航系統(tǒng)，可向海軍艦船、空中飛機和陸地車輛提供全球、全天候、連續(xù)、實時服務(wù)的高精度三維位置、三維速度和時間信息。其目的是為美國海、陸、空三軍提供精密導(dǎo)航，還可用于情報搜集、核爆炸監(jiān)測、應(yīng)急通信和衛(wèi)星定位等一些軍事目的。

GPS定位的基本原理是:位于地面的GPS接收機檢測GPS衛(wèi)星發(fā)送的擴頻信號，通過相關(guān)運算獲取到達時間信息并由此計算出衛(wèi)星到接收機的距離，再結(jié)合衛(wèi)星廣播的星歷信息計算衛(wèi)星的空間位置，完成定位計算。有3顆衛(wèi)星時，若衛(wèi)星與接收機鐘差很小，即可實視二維定位;4顆可見時，衛(wèi)星可實現(xiàn)三維定位，獲取更多的可見衛(wèi)星可提高定位精度。GPS接收機在全球任何地方、任一時刻均能接收到至少4顆衛(wèi)星信號，GPS終端可根據(jù)接收到多顆衛(wèi)星的導(dǎo)航信息，計算出自己的三維位置(經(jīng)緯度與海拔高度)、運動速度與方向以及精確的時間信息。

GPS由空間部分(導(dǎo)航衛(wèi)星星座)、控制部分(地面監(jiān)控系統(tǒng))和用戶部分(GPS接收終端)3大部分組成。

1.空間部分

空間部分由一組GPS衛(wèi)星組成。GPS工作衛(wèi)星及其星座由21顆工作衛(wèi)星和3顆在軌備用衛(wèi)星組成。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個軌道平面上，軌道傾角為55°，各個軌道平面之間相距60°，即軌道的升交點赤經(jīng)各相差60°。每個軌道平面內(nèi)各顆衛(wèi)星之間的升交角距相差90°。導(dǎo)航衛(wèi)星設(shè)計壽命為7.5年，軌道距地面高度為20128 km，運行周期為12恒星小時。

GPS導(dǎo)航衛(wèi)星重達1500 kg，星上裝備了無線收發(fā)信機、天線、銫原子鐘、計算機、導(dǎo)航電文存儲器、太陽能翼板以及其他設(shè)備。每顆衛(wèi)星以兩個L波段頻率發(fā)射無線電載波信號:

L1=1575.42 MHz(波長約為19 cm)

L2=1227.60 MHz(波長約為24 cm)

在L1/L2載波上，載有測距用P碼(Precise精搜索碼，碼長約30m)和C/A碼(Coarse/ Acquisition粗搜索碼，碼長約300 m)。其中，P碼只供美國軍方與授權(quán)用戶使用，C/A碼可供民用定位服務(wù)。此外，在載波上還調(diào)制了50 bit/s的數(shù)據(jù)導(dǎo)航電文，其內(nèi)容包括:衛(wèi)星星歷、電離層模型系數(shù)、狀態(tài)信息、時間信息和星鐘偏差/漂移等信息。

美國采用兩種限制性政策:選擇性可用性(SA)政策，有意使頻率飄移和降低軌道精度，使C/A碼原有的定位精度從20~40 m降低到100m;反欺騙政 策(AS)，為防止P碼被非授權(quán)用戶使用，將P碼改為Y碼，使非授權(quán)用戶無法解出P碼。

2.控制部分

控制部分主要是地面監(jiān)控系統(tǒng)，它負(fù)責(zé)監(jiān)控GPS的工作，是GPS系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，也是保證GPS協(xié)調(diào)運行的核心部分，由美國國防部監(jiān)管。對于導(dǎo)航定位來說，GPS衛(wèi)星是一個動態(tài)已知點。衛(wèi)星的位置是依據(jù)衛(wèi)星發(fā)射的星歷(描述衛(wèi)星運動及其軌道的參數(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)定軌道運行，都要由地面設(shè)備進行監(jiān)測和控制。地面監(jiān)控系統(tǒng)的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、3個注入站和5個監(jiān)測站。

(1)主控站

主控站即衛(wèi)星操作控制中心(CSOC)，位于加州Falcon空軍基地，主要負(fù)責(zé)接收、處理來自各監(jiān)控站跟蹤數(shù)據(jù)，完成衛(wèi)星星歷和原子鐘計算，衛(wèi)星軌道和鐘差參數(shù)計算，用以產(chǎn)生向空間衛(wèi)星發(fā)送更新的導(dǎo)航數(shù)據(jù)。這些更新數(shù)據(jù)送到注入站，利用S頻段(1750~1850MHz)向衛(wèi)星發(fā)射。由于衛(wèi)星上的原子鐘有足夠精度，故導(dǎo)航更新數(shù)據(jù)約在每天才更新一次。主控站本身還是監(jiān)控站，還可用于完成診斷衛(wèi)星的工作狀態(tài)，進行調(diào)度等工作。

(2)監(jiān)控站

GPS有5個監(jiān)控站。除主控站上的監(jiān)控站外，還在美國夏威夷、北太平洋上的Kwajalein島、印度洋上的Diogo Garcia島、大西洋上的Ascension島上設(shè)有監(jiān)控站。監(jiān)控站對衛(wèi)星進行跟蹤與測軌，以2200~2300MHz頻率接收衛(wèi)星的遙測數(shù)據(jù)，進行軌道預(yù)報，并收集當(dāng)?shù)貧庀蠹按髿夂蛯α鲗訉π盘柕臅r延數(shù)據(jù)，連同時鐘修正、軌道預(yù)報參數(shù)一起傳送給主控站。

(3)注入站

GPS有3個注入站，與三大洋的Kwajalein島、Diogo Garcia島、Ascension島上監(jiān)控站并置。注入站主要功能為將主控站送來的衛(wèi)星星歷、鐘差信息和軌道修正參數(shù)，每天一次注入到衛(wèi)星上的導(dǎo)航電文存貯器中。

3.用戶部分

用戶部分主要是GPS信號接收機，其任務(wù)是:捕獲按一定衛(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)星的運行，對所接收到的GPS信號進行變換、放大和處理，以便測量出GPS信號從衛(wèi)星到接收機天線的傳播時間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文，實時計算出測站的三維位置，甚至三維速度和時間。在靜態(tài)定位中，GPS接收機在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星的過程中固定不變，接收機高精度地測量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接收機測定一個運動物體的運行軌跡。

GPS接收機硬件和軟件以及GPS數(shù)據(jù)的后處理軟件包，構(gòu)成了完整的GPS用戶設(shè)備。GPS接收機的結(jié)構(gòu)分為天線單元和接收單元兩大部分。對于測地型接收機來說，兩個單元一般被分成兩個獨立的部件，觀測時將天線單元安置在測站上，接收單元置于測站附近的適當(dāng)?shù)胤剑秒娎|線將兩者連接成一個整機，也有的將天線單元和接收單元制作成一個整體，觀測時將其安置在測站點上。

4.差分技術(shù)

美國政府出于軍事目的，把GPS系統(tǒng)設(shè)置為兩種級別的服務(wù)，其中C/A碼為全球用戶免費使用，但對C/A碼采取人為降低精度的措施--選擇可用性(SA)政策，這樣使得單機定位只能達到100m(平面，95%置信度)，這種精度為GPS系統(tǒng)精度，而與GPS接收機無關(guān)。因此無論何種GPS接收機，只采用C/A碼定位，精度就只能達到100m。這種精度無法滿足日益增多的用戶的要求，為了提高實時定位精度，人們提出了差分GPS技術(shù)，經(jīng)差分校正的GPS接收機定位精度優(yōu)于30m，測速精度優(yōu)于0.1m/s，計時精度優(yōu)于10 ms。

差分GPS系統(tǒng)已經(jīng)在許多部門得到推廣應(yīng)用，這些差分GPS系統(tǒng)絕大多數(shù)為常規(guī)的差分GPS--位于已知點上的基準(zhǔn)站(或稱參考站)把差分GPS修正信息通過數(shù)據(jù)通信鏈實時傳送到周圍的流動站用戶，從而使得流動站用戶提高定位精度。我們稱這種差分GPS為正向差分，它應(yīng)用十分普遍，技術(shù)上也很成熟。但是在一些特殊應(yīng)用場合，如特定目標(biāo)或物體的高精度追蹤監(jiān)測中，常常希望基準(zhǔn)站實時精確知道流動站的位置，而流動站自身無需實時知道自己的位置，為此而提出了逆向差分GPS(Inverted Differential GPS，IDGPS)。逆向差分GPS要求移動目標(biāo)(流動站)把原始偽距觀測信息通過數(shù)據(jù)鏈實時傳送給基準(zhǔn)站，由基準(zhǔn)站采用逆向差分算法完成對流動站的精確求解，從而實時監(jiān)測移動目標(biāo)。

當(dāng)前，美國正加緊部署研究GPSⅢ計劃。為了滿足到2030年的軍用、民用要求，GPSⅢ將選擇全新的優(yōu)化設(shè)計方案，放棄現(xiàn)有的24顆中軌道衛(wèi)星，采用全新的33顆高軌道加靜止軌道衛(wèi)星組網(wǎng)。與現(xiàn)有GPS相比，GPSⅢ的信號發(fā)射功率可提高100倍，定位精度提高到0.2~0.5m，授時精度1ns，這樣可以使GPS制導(dǎo)武器的精度達到1m以內(nèi)。

GPS(Global Positioning System)即全球定位系統(tǒng)，是由美國建立的一個衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，用戶可以在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)全天候、連續(xù)、實時的三維導(dǎo)航定位和測速;另外，利用該系統(tǒng)，用戶還能夠進行高精度的時間傳遞和高精度的精密定位。

現(xiàn)實生活中，GPS定位主要用于對移動的人、寵物、車及設(shè)備進行遠程實時定位監(jiān)控的一門技術(shù)。GPS定位是結(jié)合了GPS技術(shù)、無線通信技術(shù)(GSM/GPRS/CDMA)、圖像處理技術(shù)及GIS技術(shù)的定位技術(shù)，主要可實現(xiàn)如下功能:

1.跟蹤定位

監(jiān)控中心能全天侯24小時監(jiān)控所有被控車輛的實時位置、行駛方向、行駛速度，以便最及時的掌握車輛的狀況。

2.軌跡回放

監(jiān)控中心能隨時回放近60天內(nèi)的自定義時段車輛歷史行程、軌跡記錄。(根據(jù)情況，可選配軌跡DVD刻錄服務(wù))

3.報警(報告)

3.1，超速報警:車輛行駛速度超出監(jiān)控中心預(yù)設(shè)的速度時，及時上報監(jiān)控中心

3.2，區(qū)域報警(電子圍欄):監(jiān)控中心設(shè)定區(qū)域范圍，車輛超出或駛?cè)腩A(yù)設(shè)的區(qū)域會向監(jiān)控調(diào)度中心給出相應(yīng)的報警

3.3，停車報告:調(diào)度中心可對車輛的歷史停車記錄以文字形式生成報表，其中描述車輛的停車地點、時間和開車時間等信息，并可對其進行打印。

3.4，應(yīng)急報警: 一旦遇有緊急險情(如遭劫等)，請馬上按動應(yīng)急報警按鈕，向監(jiān)管中心報警，監(jiān)管中心即刻會知道您處于緊急狀態(tài)以及您所在的位置。經(jīng)核實后，進入警情處置程序，助您脫險。(注:一旦應(yīng)急報警按鈕啟動，此設(shè)備會立即關(guān)閉通話功能，但短信功能正常)

3.5，欠壓報警，當(dāng)汽車電瓶電壓過低時，車載主機會自動向監(jiān)控中心報警，由監(jiān)控中心值班員提醒用戶及時給車輛充電。

3.6，剪線報警，車輛主電瓶被破壞后或不能供電時，內(nèi)置備用電池可維持產(chǎn)品繼續(xù)工作，并向監(jiān)控中心發(fā)送剪線報警。

4.地圖制作功能

根據(jù)查看需要，客戶可以添加修改自定義地圖線路，以更好服務(wù)企業(yè)運行

5.里程統(tǒng)計

系統(tǒng)利用GPS車載終端的行駛記錄功能和GIS地理系統(tǒng)原理對車輛進行行駛里程統(tǒng)計，并可生成報表且可打印。

6.車輛信息管理

方便易用的管理平臺，提供了車輛、駕駛?cè)藛T、車輛圖片等信息的設(shè)定，以方便調(diào)度人員的工作。

7.短信通知功能

將被控車輛的各種報警或狀態(tài)信息在必要時發(fā)送到管理者手機上，以便隨時隨地掌握車輛重要狀態(tài)信息。

8.車輛遠程控制

監(jiān)控中心可隨時對車輛進行遠程斷油斷電，鎖車功能。

9.車載電話

車載電話可以象普通手機一樣拔打電話，調(diào)度中心可對此電話進行遠程權(quán)限設(shè)置，即呼入限制、呼出限制、只能呼叫指定的若干電話號碼。

10.油耗檢測

實時監(jiān)控車輛的油耗變化，并生成歷史時段油量變化報表或油量曲線圖，進而直觀反映出油量的正常消耗與非正常消耗及加油數(shù)量不足等現(xiàn)象，達到油耗高水平管理，杜絕不良事件的發(fā)生。(需搭配油量傳感器)

11.車輛調(diào)度

調(diào)度人員確定調(diào)度車輛或者在地圖上畫定調(diào)度范圍，GPS系統(tǒng)自動向車輛或者畫定范圍內(nèi)的所有車輛發(fā)出調(diào)度命令，被調(diào)度車輛及時回應(yīng)調(diào)度中心，以確定調(diào)度命令的執(zhí)行情況。GPS系統(tǒng)還可對每輛車成功調(diào)度次數(shù)進行月統(tǒng)計。

車載終端可以進行自我診斷，一旦發(fā)生故障，就會向中心發(fā)出故障通知，方便工作人員維修，確保設(shè)備正常工作。

GPS計劃始于1973年 ，已于1994年進入完全運行狀態(tài)。GPS的整個系統(tǒng)由空間部分、地面控制部分和用戶部分所組成:

空間部分(太空部分)

GPS的空間部分是由24顆GPS工作衛(wèi)星所組成，這些GPS工作衛(wèi)星共同組成了GPS衛(wèi)星星座，其中21顆為可用于導(dǎo)航的衛(wèi)星，3顆為活動的備用衛(wèi)星。這24顆衛(wèi)星分布在6個傾角為55°的軌道上繞地球運行。衛(wèi)星的運行周期約為12恒星時。每顆GPS工作衛(wèi)星都發(fā)出用于導(dǎo)航定位的信號。GPS用戶正是利用這些信號來進行工作的。

控制部分

GPS的控制部分由分布在全球的由若干個跟蹤站所組成的監(jiān)控系統(tǒng)所構(gòu)成，根據(jù)其作用的不同，這些跟蹤站又被分為主控站、監(jiān)控站和注入站。主控站有一個，位于美國克羅拉多(Colorado)的法爾孔(Falcon)空軍基地，它的作用是根據(jù)各監(jiān)控站對GPS的觀測數(shù)據(jù)，計算出衛(wèi)星的星歷和衛(wèi)星鐘的改正參數(shù)等，并將這些數(shù)據(jù)通過注入站注入到衛(wèi)星中去;同時，它還對衛(wèi)星進行控制，向衛(wèi)星發(fā)布指令，當(dāng)工作衛(wèi)星出現(xiàn)故障時，調(diào)度備用衛(wèi)星，替代失效的工作衛(wèi)星工作;另外，主控站也具有監(jiān)控站的功能。監(jiān)控站有五個，除了主控站外，其它四個分別位于夏威夷(Hawaii)、阿松森群島(Ascension)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，監(jiān)控站的作用是接收衛(wèi)星信號，監(jiān)測衛(wèi)星的工作狀態(tài);注入站有三個，它們分別位于阿松森群島(Ascension)、迭哥伽西亞(Diego Garcia)、卡瓦加蘭(Kwajalein)，注入站的作用是將主控站計算出的衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘的改正數(shù)等注入到衛(wèi)星中去。

用戶部分(地面接收)

GPS的用戶部分由GPS接收機、數(shù)據(jù)處理軟件及相應(yīng)的用戶設(shè)備如計算機氣象儀器等所組成。它的作用是接收GPS衛(wèi)星所發(fā)出的信號，利用這些信號進行導(dǎo)航定位等工作。 以上這三個部分共同組成了一個完整的GPS系統(tǒng)。

GPS的信號

GPS衛(wèi)星發(fā)射兩種頻率的載波信號，即頻率為1575.42MHz的L1載波和頻率為1227.60MHz的L2載波，它們的頻率分別是基本頻率10.23MHz的154倍和120倍，它們的波長分別為19.03cm和24.42cm。在L1和L2上又分別調(diào)制著多種信號，這些信號主要有:

C/A碼

C/A碼又被稱為粗捕獲碼，它被調(diào)制在L1載波上，是1MHz的偽隨機噪聲碼(PRN碼)，其碼長為1023位(周期為1ms)。由于每顆衛(wèi)星的C/A碼都不一樣，因此，我們經(jīng)常用它們的PRN號來區(qū)分它們。C/A碼是普通用戶用以測定測站到衛(wèi)星間的距離的一種主要的信號。

P碼

P碼又被稱為精碼，它被調(diào)制在L1和L2載波上，是10MHz的偽隨機噪聲碼，其周期為七天。在實施AS時，P碼與W碼進行模二相加生成保密的Y碼，此時，一般用戶無法利用P碼來進行導(dǎo)航定位。

Y碼

見P碼。

導(dǎo)航信息

導(dǎo)航信息被調(diào)制在L1載波上，其信號頻率為50Hz，包含有GPS衛(wèi)星的軌道參數(shù)、衛(wèi)星鐘改正數(shù)和其它一些系統(tǒng)參數(shù)。用戶一般需要利用此導(dǎo)航信息來計算某一時刻GPS衛(wèi)星在地球軌道上的位置，導(dǎo)航信息也被稱為廣播星歷。

SPS和PPS是GPS系統(tǒng)針對不同用戶提供兩種不同類型的服務(wù)。一種是標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)(SPSStandard Positioning Service)，另一種是精密定位服務(wù)(PPSPrecision Positioning Service)。這兩種不同類型的服務(wù)分別由兩種不同的子系統(tǒng)提供，標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)由標(biāo)準(zhǔn)定位子系統(tǒng)(SPSStandard Positioning System)提供，精密定位服務(wù)則由精密定位子系統(tǒng)(PPSPrecision Positioning System)提供。

SPS主要面向全世界的民用用戶。

PPS主要面向美國及其盟國的軍事部門以及民用的特許用戶。

在GPS定位中，經(jīng)常采用下列觀測值中的一種或幾種進行數(shù)據(jù)處理，以確定出待定點的坐標(biāo)或待定點之間的基線向量:

L1載波相位觀測值

L2載波相位觀測值(半波或全波)

調(diào)制在L1上的C/A碼偽距

調(diào)制在L1上的P碼偽距

調(diào)制在L2上的P碼偽距

L1上的多普勒頻移

L2上的多普勒頻移

實際上，在進行GPS定位時，除了大量地使用上面的觀測值進行數(shù)據(jù)處理以外，還經(jīng)常使用由上面的觀測值通過某些組合而形成的一些特殊觀測值，如寬巷觀測值(Wide-Lane)、窄巷觀測值(Narrow-Lane)、消除電離層延遲的觀測值(Ion-Free)來進行數(shù)據(jù)處理。

GPS的誤差

我們在利用GPS進行定位時，會受到各種各樣因素的影響。影響GPS定位精度的因素可分為以下四大類:

人為

美國政府從其國家利益出發(fā)，通過降低廣播星歷精度( 技術(shù))、在GPS基準(zhǔn)信號中加入高頻抖動( 技術(shù))等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導(dǎo)航定位時的精度。

衛(wèi)星星歷誤差

在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛(wèi)星位置所需的衛(wèi)星軌道參數(shù)是通過各種類型的星歷[7]提供的，但不論采用哪種類型的星歷，所計算出的衛(wèi)星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星歷誤差。

衛(wèi)星鐘差

衛(wèi)星鐘差是GPS衛(wèi)星上所安裝的原子鐘的鐘面時與GPS標(biāo)準(zhǔn)時間之間的誤差。

衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差

衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差是GPS衛(wèi)星上信號發(fā)射天線的標(biāo)稱相位中心與其真實相位中心之間的差異。

GPS定位的基本原理是根據(jù)高速運動的衛(wèi)星瞬間位置作為已知的起算數(shù)據(jù)，采用空間距離后方交會的方法，確定待測點的位置。如圖所示，假設(shè)t時刻在地面待測點上安置GPS接收機，可以測定GPS信號到達接收機的時間△t，再加上接收機所接收到的衛(wèi)星星歷等其它數(shù)據(jù)可以確定以下四個方程式: 上述四個方程式中待測點坐標(biāo)x、 y、 z 和Vto為未知參數(shù)，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。

di (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4到接收機之間的距離。

△ti (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的信號到達接收機所經(jīng)歷的時間。

c為GPS信號的傳播速度(即光速)。

四個方程式中各個參數(shù)意義如下:

x、y、z 為待測點坐標(biāo)的空間直角坐標(biāo)。

xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4在t時刻的空間直角坐標(biāo)，

可由衛(wèi)星導(dǎo)航電文求得。

Vt i (i=1、2、3、4) 分別為衛(wèi)星1、衛(wèi)星2、衛(wèi)星3、衛(wèi)星4的衛(wèi)星鐘的鐘差，由衛(wèi)星星歷提供。

Vto為接收機的鐘差。

由以上四個方程即可解算出待測點的坐標(biāo)x、y、z 和接收機的鐘差Vto 。

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，以及人為的SA保護政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。為提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技術(shù)，建立基準(zhǔn)站(差分臺)進行GPS觀測，利用已知的基準(zhǔn)站精確坐標(biāo)，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(zhǔn)確的位置。實驗表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。

車用導(dǎo)航系統(tǒng)主要由導(dǎo)航主機和導(dǎo)航顯示終端兩部分構(gòu)成。內(nèi)置的GPS天線會接收到來自環(huán)繞地球的24顆GPS衛(wèi)星中的至少3顆所傳遞的數(shù)據(jù)信息，由此測定汽車當(dāng)前所處的位置。導(dǎo)航主機通過GPS衛(wèi)星信號確定的位置坐標(biāo)與電子地圖數(shù)據(jù)相匹配，便可確定汽車在電子地圖中的準(zhǔn)確位置。

在此基礎(chǔ)上，將會實現(xiàn)行車導(dǎo)航、路線推薦、信息查詢、播放AV/TV等多種功能。駕駛者只須通過觀看顯示器上的畫面、收聽語音提示，操縱手中的遙控器即可實現(xiàn)上述功能，從而輕松自如地駕車。