GPS的一些浅显知识兼介绍一下GPS测试仪

很多人其实对GPS一知半解，我在这里尝试使用一些容易理解的语言说一下有关GPS的知识，捎带着介绍一下GPS测试仪这个软件的几个界面。有说的不妥的地方，还请指正。

GPS是什么？简单的说，就是一个帮助你定位，让你知道你在哪里的东西。GPS的全称是Global Positioning System，全球定位系统，顾名思义，就是用来确定位置（定位）的系统。这个系统最核心的东西就是在天上运行的24颗卫星（21颗工作星和3颗备用星），手持GPS终端的你，可以通过这些卫星发出的信号，确认自己的所在位置。

这24颗星遍布在地球上空，如果将地球沿地轴（北极连接南极）分成两侧的话，每一侧大致都是12颗卫星；而一个人只能身处地球的一侧，这也限定了一个GPS终端同一时间搜到的卫星最多也只是13颗左右，能同时连上的卫星显然更少。

GPS终端要从卫星中获得GPS信号。如同电视信号、手机信号一样，GPS信号也是有强有弱，GPS的信号强弱用SNR数值表示，从0到99，数值越小，信号越弱，数值越大，信号越强，通常信号有30以上就算不错的了；GPS信号强弱通常也用颜色来区分，信号差的用红色表示，信号好的用绿色表示，中间则是黄色，这个类似于马路上的红绿灯。

如图所示，信号柱下方是卫星的编号，01~32（确实如此，24颗卫星使用了32个编号），信号柱上方是卫星信号值SNR，定位的时候会发现卫星信号值SNR是经常发生变化的。如果你发现SNR信号突然没变化了，很可能是GPS已经搜不到星了。

GPS信号受地理位置、天气情况等影响。在室外空旷处，天气晴朗的情况下，GPS定位环境显然比较理想，定位的速度也将很快--在有星历数据的情况下，做到瞬间定位是很容易的事。在城市高楼大厦间的马路上，或者天气环境不好的情况下，GPS定位就要比较难了，定位的速度也慢，很可能出现GPS信号时有时无的情况。在室内环境进行GPS定位显然要比室外难得多，而且获得的GPS信号也要弱很多（有一个投机取巧的方法，就是你现在露天阳台上搜星，搜到后慢慢走回室内）。有人会问室内有电话信号，为什么却很难有GPS信号呢？原因很简单，你比较一下手机基站跟GPS卫星的高度就知道了。

图中有“可见卫星数”(In View)和“已连接卫星数”(In Use)两个概念，是什么意思呢？

GPS定位的过程可以分为搜索卫星频道（搜星）和连接卫星频道（连星）。为什么要这么分呢？为了说得简单易懂，我用看电视来作比喻。GPS终端要从卫星中获得信号，首先要搜索到卫星，这个过程类似于我们第一次开电视看之前要进行频道搜索一样，可能时间很长。

搜索到电视“频道”了，我们不一定会“看”。通过遥控器“看”一个电视频道的过程，实际上就类似于GPS终端“连接”一个GPS卫星频道。不同的是，我们一般同一个时间切换一个电视频道就行了（其实同一时间连多个电视频道是可以的），而GPS终端要定位，却必须至少“连接”3个GPS卫星，当然连上GPS卫星越多就越能精确定位。为什么要至少3个呢？两个点确定一条直线，而3个点确定一个平面，这是初中的几何知识；这个平面，再加上GPS终端一个点，4个点就能确定一个立体空间的位置，其他的我就不多说了。

如下图所示，灰色的卫星是搜到的星(in view)，而有颜色的卫星则是搜到并且连上的星(in use)。

如上所说，GPS终端搜星的过程类似于电视的频道搜索，可能时间很长。如下图所示，从0颗星搜到5颗星大概用时5分钟左右。

但是如果已经保存了电视的频道，则可以瞬间切换到想看的电视频道；所以GPS可以通过下载星历数据，获得某一时刻卫星的“频道”，从而减少搜索过程。GPS aids就是这么一个辅助软件，通过下载星历数据（xtra或者lto）文件，可以得到星历数据，这样优先在已知的“频道”搜星，显然要比从头到尾搜星要快得多。从图中可以看到两三秒钟之内，GPS终端搜到的星从0瞬间增加到13。（当然由于数据读取的来源是星历数据文件，所以一开始很多卫星信号SNR值都是0）。

与电视不同的是，电视搜索频道只要一次就行了，搜索之后保存下来，下次就不需要再搜索了；但GPS终端不行，GPS终端搜星是每时每刻都在进行的；因为地球在自转，人会走动，GPS终端相对于卫星是经常移动的，你在广州坐车到深圳，此时GPS相对卫星是不停的发生位置变化的，所以GPS的“搜星”过程是时刻都在做的事情，而不是一次性的事。所以如果隔几天你再使用GPS定位的话，最好再使用GPS aids下载一次星历数据。（需要注意的是，GPS aids支持的机型是有限的，不一定适合你的手机。）下图是叠加了方位的卫星信号图，显然更直观一些，你仔细观察的话，可以发现里面的卫星的位置在不断细微的移动着。还有一点比较有趣的是，处于中心的卫星总是更加容易连上，不知你注意到了吗？（这个还需要解释吗？）

GPS的定位经常是用经纬度来表示的。那么什么是经纬度呢？看下面这个图。

这个图有一横一竖交叉的两条直线，竖着的那条线经过伦敦，称为“本初子午线”，这条线以东，称为东经多少度，以西，称为西经多少度，最高有180度，两者合起来就是一个360度的圆圈；横着的那条线就是赤道，这条线以北，称为北纬多少度，以南，称为南纬多少度，两者合起来也是有360度。这个图中间有个太阳标志，这是太阳在当前的位置，太阳所在覆盖的偏白色的部分是白天，另外的偏暗色的部分就是黑夜。图中标出的红点是GPS终端所在的位置。广州的经纬度是东经113度（距离伦敦很远，所以经度较大），北纬23度（距离赤道不远，所以维度较低）。

当然经纬度并不是唯一表示地理位置的方式。

GPS终端获得的经纬度只是数字，需要与具体地图叠加才能产生一个直观的地理感受，这就是百度地图，google地图的功能了。

顺便说一下，GPS系统与导航系统不是一种东西。GPS系统是定位的系统，它只提供位置的经纬度。导航系统，顾名思义，就是指导航行的系统；通过输入起点、终点，导航系统给出一个行进路线图；在你航行的过程中，导航系统不停的通过GPS获得你行进的位置，从而指导你行走的方向。

具有导航功能的百度地图（google地图或者凯立德地图）不是一个GPS系统，而是一个基于GPS的导航软件。

一般的GPS终端还提供了一些定位相关的信息，如海拔高度、速度、方向灯。如图中，左上角是显示的是方向，右上角是速度，下方是海拔高度。

顺便把GPS测试仪发上来，有需要的就下吧。

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