GPS跟踪器

本文详细阐述了GPS跟踪器的工作原理,包括GPS接收机如何接收、解析卫星信号以实现定位,以及通过移动通信模块将数据传至互联网服务器。文中还对比了GPS定位的两种方式:单点定位和相对定位,并讨论了双频接收机在提高定位精度方面的应用。此外,文章还介绍了GPS系统的组成,包括空间部分、地面控制部分和用户设备部分。

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GPS跟踪器是内置了GPS模块和移动通信模块的终端,用于将GPS模块获得的定位数据通过移动通信模块(gsm/gprs网络)传至Internet上的一台服务器上,从而可以实现在电脑上查询终端位置。

GPS接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息;用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历;用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历,精度为几米至几十米(各个卫星不同,随时变化);以及GPS 系统信息,如卫星状况等。
GPS接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离,由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误
差,故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距,精度约为20米左右,对P码测得的伪距称为P码伪距,精度约为2米左右。 [1]  
GPS接收机对收到的卫星信号,进行解码或采用其它技术,将调制在载波上的信息去掉后,就可以
恢复载波。严格而言,载波相位应被称为载波拍频相位,它是收到的受多普勒频 移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测,保持对卫星信号的跟踪,就可记录下相位的变化值,但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的,起始历元的相位整数也是不知道的,即整周模糊度,只能在 数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值,而要达到优于米级的定位 精度也只能采用相位观测值。
按定位方式, GPS定位分为单点定位和相对定位( 差分定位)。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式,它只能采用伪距观测量,可用于车船等的概略导航定位。相对定位( 差分定位)是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法,它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量,大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。
在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差,在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响,在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱,因此定位精度将大大提高,双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分,在精度要求高,接收机间距离较远时(大气有明显差别),应选用双频接收机。
在定位观测时,若接收机相对于地球表面运动,则称为动态定位,如用于车船等概略导航定位的精度为30一100米的伪距单点定位,或用于城市车辆导航定位的米级精度的伪距 差分定位,或用于测量放样等的厘米级 的相位差分定位(RTK),实时差分定位需要数据链将 两个或多个站的观测数据实时传输到一起计算。 在定位观测时,若接收机相对于地球表面静止,则称为静态定位,在进行控制网观测时,一般均采用这种 方式由几台接收机同时观测,它能最太限度地发挥GPS的定位精度,专用于 这种目的的接收机被称为大地型接 收机,是接收机中性能最好的一类。目前,GPS已经能 够达到地壳形变观测的精度要求,IGS的常年观测台站已经能构成毫米级的全球坐标框架。
GPS系统如何组成
GPS系统包括三大部分:空间部分—GPS卫星星座;地面控制部分—地面监控系统;用户设备部分—GPS信号接收机。

本设计分享的是国外开源基于MC20模块物联网GPS跟踪器原理图/PCB/demo程序。该物联网GPS跟踪器兼容Arduino的开发板,支持BT3.0,可帮助您跟踪地球上任何移动的物体。通过将GSM和GPRS以及GPS和BeiDou集成在一个板中,为物联网IoT项目提供了一体化解决方案。该物联网跟踪器主要应用于户外移动跟踪和高频客户互动和中等数据量的情况,例如共享自行车,物流位置,宠物跟踪。基于MC20模块物联网GPS跟踪器实物截图: 基于MC20模块物联网GPS跟踪器特点: 多GNSS引擎,结合GPS和北斗位置,精度更高的位置 EPO:trade_mark:技术,提供预测的扩展预测轨道,以加速TTFF,而不需要额外的服务器 基于EPO:trade_mark:数据,QuecFastFix:trade_mark:在线功能进一步降低了冷启动时的TTFF,使冷启动TTFF与热启动相当 GLP(GNSS低功耗)模式,正常模式功耗为40%,精度略低 周期模式,也可以通过控制睡眠时间来降低功耗 始终定位:trade_mark:技术,一种省电的智能算法 Easy:trade_mark:(嵌入式辅助系统)技术,用于即时定位固定的自生轨道预测,减少首次修复时间(TTFF) LOCUS:trade_mark:技术,天生的导航数据记录器解决方案,无需主机和外部闪存 AT命令:GSM 07.07,07.05和增强型AT命令 蓝牙3.0与SPP和HFP-AG 6个连接器接口 Nano SIM卡和TF卡2合1插座 Arduino IDE兼容 功率小,体积小 MC20模块特点: 超紧凑尺寸:18.7×16.0×2.1mm 多导航星座:GPS /北斗/ QZSS GNSS接收机通道:99采集/ 33个跟踪通道 强大的AGPS功能:自主AGPS EASY:trade_mark:/离线AGPS EPO:trade_mark:/在线AGPS QuecFastFix 内置LNA,更好的GNSS灵敏度(-167dBm @ Tracking):能够使用无源GNSS天线,无需任何额外的LNA 增强型GNSS功能:SDK命令/ AIC / LOCUS / GLP GSM四频段:850/900/1800 / 1900MHz 多种互联网协议:TCP / UDP / PPP / HTTP / FTP / SSL 支持语音,短信,QuecFOTATM,DSSS,OpenCPU 支持蓝牙V3.0:SPP&HFP-AG配置文件
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