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GPS (Global Positioning System) 全球衛星定位系統

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GPS主要是由21顆GPS衛星及3顆備用衛星所組成,共有6個軌道面,與赤道成55度頃角,衛星環遶地球一週約12小時,任何時間均有約6~8顆衛星涵蓋GPS衛星共產生兩組隨身電碼:(C/A碼)(P碼),C/A碼調量在L1載波開放給民使用精度較低,P碼分別調置在L1、L2載波,區別為P1、P2碼為美軍專用GPS採用展頻方式運作,不易受干擾,1575.42MHz(C/A碼)的操作頻率,使接收器及天線可大幅縮小。

GPS(Global Positioning System),是由美國國防部部署的一套衛星網路,事實上,GPS的基礎理論並沒有想像中的深澳,以最簡單的舉例來說明,發射衛星的人可以一直追蹤衛星的位置,然後衛星可以把這些資料直接傳給你。

衛星可以不斷的傳送軌道運行資料和由所載原子鐘產生的精確時間資料,GPS接收器上有一個專門接收無線電訊號的接收器,同時也有自己的時鐘,當接收器收到一個衛星傳來的訊號時,它可以經由內部微處理機換算成所在的位置資料,也就是說可以知道這個衛星離我們多遠以及它的方向在那裡,但是這個位置有可能地球表面一個大圓弧上的某一點。

當有兩個衛星訊號時,接收器算出來的位置只是兩個球狀訊號交會形成的一個圓形範圍,而這個圓形範圍到達地球表面時會有兩個交會點,因此仍只能到粗劣的位置。第三個衛星訊號會在三個球狀訊號中產生兩個交會點,其中一個交點會到達地球表面,另外一點則在太空中衛星的另一側,當然 GPS會假定你不可能在太空那一點上。

而當 GPS 連續收到5到6顆衛星訊號以上時,就可以得到更精確的定位資料,每一個衛星都會產生一個不同的球狀訊號,接收器會自動算出所有球狀訊號共同的交會點在那裡,由於每個衛星發射出來的訊號都不大一樣,有時候還會失去訊號,因此以其平均值來提高精確度。收到三個以上的衛星訊號就可以知道我們身處何處,我們可以從衛星送出來的時間訊號測得衛星是否仍在持續發送訊號,所以 G PS 衛星接收器至少必須要能計算出位於三度空間上的垂直位置。

地面控制站是由美國國防部JPO所控制,主要工作在追蹤及預測GPS衛星軌道,控制 GPS衛星狀態及軌道偏差,維護整套GPS衛星工作正常。

使用者接收機是與我們關係最密切,主要目的是接收GPS衛星廣播出來的定位訊號, 由接收機中的運算單元,解算出使用者目前 位置,主要構成為接收機及天線,一般GPS接收機都是相當低價位,而只接收訊號沒有發射訊號,可提供全球24小時的定位服務,也不受天候狀況的影響,由於採用展頻(高速跳頻)技術,更不易受到別人訊號的干擾。

一般來講,目前的定位準確度大概是15公尺左右.為了提供更高精度的定位功能.網誠科技發展出準確度達公分級的定點測距系統、差分應用,以及全世界最先進的逆向差分法(Reverse Diff-erential)及地圖比對技術,可將GPS誤差修正為零,來滿足特殊的需求。

GPS的應用範圍非常廣泛,從早期船隻海上導引到現今網誠衛星派遣及載具指揮監控系統,都是非常成熟的產品。GPS 衛星接收器所提供經接收器的軟體分析後付與使用者定位資料;最早期的接收器輸出包含經、緯度、高度或者是一組 UTM 座標,讓使用者可以在地圖上定出他們的位,而經由其衛星接收器和軟體直接將位置顯示在內建的電子地圖上。

GPS系統必須依賴精密的軟體及 GPS 專屬電子地圖才能運作,市面上有許多的道路地圖不僅太舊,而且精確度無法給 GPS 使用,據知一般地圖製圖者有時候會將實際路線稍微移動,以便放進道路名稱,但是這一移動可能就會產生幾百米的誤差。由於 GPS工具及軟應體的應用一直不斷的在改進,一種新的地理情報系統(Geographic Information System - GIS)已大量的被引進,這個領域包含了所有相關的電腦科技與接收器的軟硬體設備,其功能用來處理、計算、安排及顯示以地理圖庫為主的參考資料,由於這種技術已逐漸普及,其市場價格亦自然跟隨下降,因此 GPS 終將成為我們生活不可或缺的一部份。

GPS的應用廣泛至提供整個車隊、船隊運輸管理與監控。原理亦是利用車上定位設備定出車輛本身位置,再以無線傳輸或行動電話傳回基地台,基地就會在其電腦的電子地圖上顯示其車隊車輛位置及狀態並可透過網路系統指揮管理。並可雙向資料連結,除回報載具本身狀態之外,亦可傳遞電子郵件,路況及訂單等資訊。對使用者而言,裝設此套系統可以提高工作效率與提供安全保障,適用於交通運輸業、公共交通工具、保全業、警政業務及國防上。

全球衛星定位系統(Global Position System,GPS)應用於導航定位是一全新的概念,利用此一太空時代的科技,任何人都可輕易地得到正確的位置、速度及時間。

GPS發展計畫是由美國國防部主持,由運輸部參與,並將此技術轉移至民間使用,應用在導航定位、精密測量、姿態及標準時間等相關作業上。GPS是結合衛星及無線技術之導航系統,能提供有使用者精確定位、速度及時間。GPS的應用已廣泛存在於目前市場,隨著衛星科技的進步,許多GPS技術及商機亦正迅速地發展,GPS早期侷限於軍事單位,其目的針對軍事用途,例如戰機、船艦、車輛、人員、攻擊標的物的精確度定位等。時至今日,GPS已開放給民間做為定位使用,這項結合太空衛星與通訊技術的科技,在民間市場已蓬勃的展開,除了能提供精確的定位之外,對於速度、時間、方向及距離亦能準確的提供訊息,運用的範圍相當廣泛, GPS的確充滿著無限的商機。

2. 衛星通信
衛星通信(Satellite)是指利用人造地球衛星作中繼站轉發無線電信號,在多個地面站之間進行的通信。自從1957年蘇聯成功地發射了第一顆人造地球衛星以來,目前世界上已發射了許多通信用的衛星。在1979年世界無線電行政會議(World Administrative Radio Conference, WARC)即規定太空無線電通信之三種方式:

(1)太空站與地面站之間的通信
(2)太空站之間的通信
(3)透過太空站的轉發或發射而進行的地面站相互之間的通信

衛星通信屬於太空無線通信中的第三種方式;通信衛星就是離地球最近的一種太空站。其中太空站是指設在地球大氣層以外的太空飛行體或其它行星、月球等天體上的通信站。地面站是指設在地球表面的通信站,包括陸地上、水面上、移動的或固定的地面站。在一顆通信衛星天線的波束所覆蓋的地球表面區域內的各種地面站,都可以通過衛星中繼、轉發信號來進行通信。

衛星技術的原理相當簡單。例如,A站要與B站進行通信,首先A站把信號傳送到地面收發站(接收、發射站),接著再發射給衛星轉頻器(Transponder)。衛星轉頻器把接收到的微波信號進行放大和頻率變換後送回地面(收發站)再轉發給B站。這樣B站就能收到A站發來的信號。同理,A站也能收到B站發來的信號。
通過上述通信程序可以看出,衛星通信是地面微波中繼通信的發展,是微波中繼通信的一種特殊方式。

自地面送上衛星的傳輸稱作上傳(Uplink),自衛星送回地面的傳輸稱作下傳(Downlink)。地面站的拋物線型天線,對著天上的衛星,並將數以百計頻道內的多工訊號,用微波作往返傳輸給衛星,這些訊號然後由地面收發站轉往遠端終端機。系統內的無線頻率調變和解調設備使無線頻率訊號能在整個系統內載送資料。除傳統的工作;如電話、電視及資料傳輸之外,衛星也用來作為地面線路故障時的備援通訊通道。

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) ?

TCP/IP 是指用於網路上的一種最常用的標準傳輸協定. 雖然網路上每台主機所使用的作業平台不盡相同, 傳輸協定的名稱亦是相異, 不過彼此之間卻可經由此種標準傳輸協定來達到不同作業平台間對話或資訊的交流。

而TCP/IP 本身主要包含了兩個協定即是IP (Internet Protocol)(註一)及TCP(Transmission Control Protocol)(註二). 同時 TCP/IP 本身亦
是由一多個網際網路上的通訊協定組和而成, 也就是說, TCP/IP是以IP網際網路協定與TCP傳輸控制協定為基礎,訂出來的一組Internet上的通訊協定。

適用於網路通訊.像是:網路電話.網路傳真.網路影印.視訊........等等 .以電腦為媒介的通訊器材。

 
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