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GPS:除了汽车导航还能做什么?

导读: 本文将给大家介绍下什么是GPS,它可以为汽车做些什么,未来它又会有哪些可能的用途。GPS会让你更加安全地驾驶,帮助你了解周边交通情况,寻找附近的服务,甚至还可以帮助商店推销服务。

  开车最难过的就是迷路。不过自从有了GPS,很多道路问题都能迎刃而解,它可以部署在汽车导航系统或便携式导航设备里,也可以部署进汽车中控台,甚至是车主的智能手机里,只需打开地图,你就能轻松的知道自己在什么位置。不过,如果汽车导航界面做的比较粗糙,输入数据就会比较麻烦,特别是在驾驶汽车的过程中,会很难完成地址的输入操作。

  本文将给大家介绍下什么是GPS,它可以为汽车做些什么,未来它又会有哪些可能的用途。GPS会让你更加安全地驾驶,帮助你了解周边交通情况,寻找附近的服务,甚至还可以帮助商店推销服务。

GPS:除了汽车导航还能做什么?

  GPS是如何工作的(可能比你想知道的还要多)

  从1994年开始,地球上空就出现了24颗GPS卫星,他们被分成了六组,在1.3万英尺的高空中围绕地球飞行。它们是同步轨道卫星,但并不是静止的,而是以每小时8千英里的速度从西向东飞行,每天可以绕地球两次。每颗卫星上搭载了原子钟,并且不断报告:

  伪随机码:每颗卫星的ID

  星历数据:当前日期和时间,卫星是否健康或不健康(“不健康”可能意味着卫星正在重新定位或重新校准,不是指它飞走了)

  年鉴数据:定位卫星在什么时间到达什么位置的数据(每个GPS卫星都有年鉴数据)

  GPS内部的接收器会从卫星捕捉到达时间(TOA)和飞行时间(TOF)。给定光速(恒定),以及信号在什么时候、什么地方发生,GPS接收器便会计算出你的车、你的便携式导航仪、徒步GPS,或是智能手机在地球上哪个位置。当设备沿着高速公路移动,它还会计算行驶速度和罗盘航向,不过GPS的速度通常会比汽车里程表显示的时速慢几英里。行驶数据会呈现在导航系统里。卫星信号从地球大气层从40-600英里高空穿过电离层,会产生延迟;而GPS系统会应用校正因子。

  一般而言,我们需要三个GPS信号来确定(三角定律)接收器的位置,然后用第四个信号来计算高度。当然,接收器接收的卫星数量越多(最多应该是十二个,因为一共二十四颗卫星,另外十二个在地球的另一边),定位的质量就会越高。如果原子时钟不准确,或是其他不准确的信息进入,GPS可以进行修正。

  第一颗GPS卫星是在1978年发射升空的,目前很多GPS卫星都能很好地运行,工作时间长达十年。他们的重量约为2千磅(按地球上重量计),如果算上支持卫星动力的太阳能电池板的话,长度可以达到17英尺。这些卫星的发射器能超过产生不到50瓦特的输出,当然,很多新的卫星也在开发,发射,全世界很多国家现在都有自己的GPS卫星。

  更加新一些的GPS系统(接收器在地球上)定位会更加准确,而且能够定位更小的对象,价格也更便宜,它们甚至还能定位室内GPS接收器。美国国防部高级研究计划局曾经展示过一个芯片,它比一美分硬币还要小,但是却内置了三个陀螺仪,三个加速度计,以及一个内置时钟(见上图)。还有其他一些研究人员开发了很多技术,目的是提升GPS计时功能和卫星时钟的准确度。这些研究的主要目的,是让昂贵的GPS系统能够进一步提升准确度,并且能够把这种准确度应用在普通人的汽车中控系统里面。

  GPS接收器有多准确?

  GPS一开始军事卫星系统,主要是希望提升飞机,潜艇,以及其他武器设备的定位准确度。直到2000年,GPS才实现了民用化,但是精确度有些降低。发送给非军事用户的未加密的时间信号会随机抵销,让定位误差在100米左右。人们这种情况称为选择可用性(SA),当你定位一辆汽车,也许它的实际位置可能会和你有一到两个街区那么远。

  差分GPS技术的开发,使用了基于地面参考站来纠正精准度,这种技术可以将SA信号定位在15米范围内,大约2到3辆汽车的长度,如果在最好的情况下,其精准度甚至可以达到10厘米或四英寸,这种情况已经非常不错了,它甚至可以用来测试定位桩是否足够准确。与此同时,美国联邦航空局、海岸警卫队、以及交通运输部却要求停止使用SA信号。2000年,时任美国总统的比尔克林顿命令提升民用GPS质量,不再允许所谓的“选择可用性”,美国政府的GPS网站上说,“美国没有意图再使用选择GPS可用性了。”

  如今,汽车内的GPS接收器可以精准定位到10至15米的范围,而且其中的卫星接收器模块成本也只有几美元而已。单独的GPS接收器,精准度可以达到3米范围,如果你使用的是价格更贵,质量更好的卫星接收器模块,甚至可以精准定位到几厘米的范围。美国天宝公司推出的Total Station GPS系统,售价高达2.5万美元,它的精准度可以控制在一英寸范围内。这意味着在高精度GPS系统的控制下,你甚至可以远程控制道路施工设备,整平并修整地面,最终铺设一条公路出来。

  如果你有一个老式汽车导航系统,它的定位精准度大概在15米范围左右,那么这个导航系统会做些小把戏。如果你的高速公路上向北行驶,附近没有其他道路,位置图标会与道路对齐;如果你在双向之间有分车带的公路上开车,那么导航系统就会对齐到向北的道路上。如果你转弯,或是绕圈行驶,导航也会进行自我校正。GPS导航也会使用一个内置的罗盘,运动传感器,以及测速仪,它会准确判断出你是否进入到隧道。(如果你在一个隧道里,那么会看到当前位置图标在隧道中间,精准度可以达到一辆汽车长度的范围,非常完美。)

GPS:除了汽车导航还能做什么?

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