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GPS技术及其在导航电子地图中的应用
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-15 16:59:24




     
  由于数字地球规划中,美国副总统戈尔公开宣布将建立1M分辨率数据库,以及卫星技术水平的提高,GPS的定位精度还将大幅度提高。
     
  1.2 其他卫星定位系统
 
     导航卫星系统除美国的GPS卫星系统外,能与其比拟的就是俄国的GLONASS卫星系统,也是24颗卫星组成的系统,由于经费困难,缺乏维护和补充,目前可能有19颗可用,随着俄国经济的复苏和军事上的需要,将会得到完善和健全。GLONASS系统是开放性,有利于使用,许多GPS生产厂商,为了提高GPS接收机使用性能和精度,都积极地研究GPS与GLONASS结合双系统应用软件,充分地利用GLONASS系统,已初见成效。如美国JAVAD公司GPS接收机,利用超级集成技术,在芯片中集成40个通用信道,把GPS与GLONASS的差异无端地缩小了,结合起来使用,使观测卫星增多。
 
  欧洲的GNSS系统:欧洲的策略是--尽可能地利用GPS的星基或空基导航取代陆基导航,以达到最大的成本效益比。但也坚信不能依靠由他国军方控制的卫星系统来实现本国的导航,所以,正在积极建立自己卫星导航系统GNSS,它的目标是分二步走,首先发展一个民间GNSS-1,其主要内容是对现有GPS和GLONASS的星基进行增强,即利用静止卫星,面向欧洲范围内的导航提供服务,即EGNOS计划,已于95年启动,99年实现初始运行能力,2002年实现全运行能力。第二个目标建成GNSS-2,从区域性渐进地扩展成全球系统。日本也正在积极筹划建立日本的多功能卫星增强系统(MSAS)。在我国GPS的开发研究与应用不断在深化和广化。特别是建立了全国永久性GPS跟踪网和相应的通讯网络和数据处理设施,并发展成为我国GPS的综合性服务体系,为国民经济建设、国防建设和社会进步提供了服务。GPS接收机制造与生产也从无到有,工艺水平也不断在提高,价格大大地低于进口的同类产品。在不久的将来我国也将有自己制造和发射的卫星导航定位系统。
   
  2 、GPS技术系统在导航电子地图中的应用
   
  2.1 车载导航电子地图的应用例子
 
  车手司各特曾在旧金山借用了一辆配备"永不迷路"装置的汽车。那个装置是一个与GPS接收机相连接的信息图表显示器,GPS接收机被安放在驾驶室中不被人注意的地方。他把自己的当前地址输进机器,一张彩色地图立即显示在屏幕上,其中那条最明亮的路线就是他前往住所的最佳路线,一个黄色粗箭头指示汽车行驶的方向,一个带有鼻音的声音还不时地告诉他:"下一个路口向左转。"他边开车边检查着自己车子所在的位置。在地图上,汽车是用一个三角图形表示的,正沿着那条明亮的线路移动……  
   
  2.2 车载导航电子地图的应用原理及其应用模式
   
  2.2.1 车载导航电子地图的应用原理
  
  利用GIS中的电子地图和GPS接收机的实时定位技术,组成GPS+GIS的各种电子导航系统。
   
  2.2.2 车载导航电子地图的应用模式
   
  车载导航电子地图的应用模式主要有如下二种;① GPS单机定位+矢量电子地图。该系统可根据目标位置(工作时输入)和车船现位置(由GPS测定)自动计算和显示最佳路径,引导司机最快地到达目的地,并可用多媒体方式向驾驶员提示。制作矢量地图数据库需要花费较大成本。② GPS差分定位+矢量电子地图。该系统通过固定站与移动车船之间的两台GPS伪距差分技术,可使定位精度达到1~3M,当采用双向通讯方式时,则可构成车船的自动导航系统,又可将移动车船上的GPS定位结果准确实时地传送到控制中心,并在电子地图上显示出来,构成交通网络监控指挥系统。为了防止在楼群遮挡时收不到足够的GPS卫星信号,在车上除装有GPS接收机以外,还装有低价格的压电振荡陀螺。利用卡尔曼滤波算法同时处理GPS、里程计和陀螺仪的数据来进行运载体的实时定位。
   
  3 、GPS定位过程简介

  GPS结合电子地图能够实现城市交通管理、车辆调度管理,公安、银行车辆,港口、河流船舶的自动导引与监控,具有巨大的应用潜力。根据地形图制作而成的矢量电子地图,GPS坐标还需经过坐标转换才能正确与之匹配。下面将从GPS定位坐标系、WGS-84大地坐标、地图投影、平面坐标变换等几方面详细讨论坐标匹配问题。GPS定位过程主要有如下几个步骤:
 
    (1) 确定用户的宇宙直角坐标系位置,即用户的X、Y、Z位置。

    (2)宇宙直角坐标系至WGS-84大地坐标系的转换,既求出用户的WGS-84大地坐标位置λ、φ、h。

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