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GPS原理及使用注意事项
文章来源: http://www.huaguoshan.org 文章作者: 闲人一个 发布时间: 2006-07-19   字体: [ ]  
 

 

第三节   数据纠正技术

 

说到这里,可能大家都着急想知道:到底我的GPS接收机有多准?一个准确的回答是:不知道!因为GPS的准确率每秒钟都在变化:卫星轨道在不断变化,电离层在不断变化(白天和黑夜能差几倍),大气层的温度、湿度和气压也在不断变化,所以这些因素引入的误差也是在每一秒钟都在变化的。

 

如果大家非要一个答案的话,那么一般这两年出的GPS(我指的是著名厂商的各种手持机)的误差的大致范围是10,现在GARMINMAGELLAN手持机的标称精度是7(在95%的情况下),不过我个人认为在大家的日常使用中精度还是10——这个标称值是在最好的条件下算出来的,就象汽车的百公里油秏指标一样。

 

换句话说,GPS给你的位置数据是相对位置数据,你需要在这个数据点周围画一个半径是10的圆圈,你的绝对位置肯定在这里面,但具体在哪里,只能用更高级的手段测量了。

 

所以:

 

1)        不要太相信GPS给你的数据,在野外要和实际现场的地标相结合。

2)        现有精度已经不错了,当初美国人开SA(人为降低精度)的时候,GPS的精度是100,大家还不是照用不误?

3)        追求超高精度没有意义:如果现在给你个精度是0.1GPS接收机,你敢闭着眼睛去爬小五台?

 

当然在可能的情况下,精度越高当然越好,现在一般实时提高精度的方法是差分法:利用两台GPS, 同时观测卫星信号,在一台GPS位置已知的情况下,可以算出当时那个时刻那一区域的GPS信号修正值,然后想办法通知另外一台GPS, 那末另外一台GPS就可以算出一个准确程度非常高的位置了。因为现在在中国民用GPS的差分修正还很少有机会被大家用到,所以在这里我就不介绍了

 

第四节   使用GPS的注意事项

 

一、GPS的能与不能

 

第一,GPS能为你提供定位服务,但不能永远工作。这是非常重要的一点,在野外的时候有无数种情况会使GPS接收机停止工作,所以一定要有备用手段:指南针和纸地图是必不可少的装备,学会使用它们也是GPS机友应有的基本技能。关于GPS接收机对卫星信号的依赖,我在下面介绍。

 

第二,GPS能告诉你应该向那里走,但不能替你走。听着像傻子说的话,是吧?不过这个在实际野外应用中经常发生:不要以为带了GPS不会迷路就万事大吉了,在很多种情况下,你明明知道应该向某个方向走,可就是过不去,所以野外的实际经验非常重要,GPS只是辅助指路的手段。

 

第三,GPS能告诉你当前的位置,但不能告诉你周围的地形状况。在知道自己的位置以后,周围的地形状况就需要地图的支持了:无论是纸地图还是PDA中的电子扫描地图还是手持机中的矢量地图,这些都是获得地形信息的来源。

 

第四,GPS能帮助你记走过的路,但不能完美地再现。在你爬山的时候,你走过的路线在GPS中是按航迹记录的,航迹可能由几十上百个航迹点(TRACK POINT)组成,如果半路上你迷路了,需要顺原路摸回去的时候,GPS可以把这些航迹点转换成航点(WAYPOINT), 然后指导你一段一段地摸回出发地。由于GPS的限制,转换成的航点只能有30个或更少,所以航点组成的航线(ROUTE)要比原始航迹粗糙得多。这个我在下面再强调。

 

二、GPS卫星信号的遮闭

 

基于GPS系统的原理,GPS接收机强烈依赖于直接接收到卫星信号,换句话说,严重依赖于接收机看到的天空的范围——天空范围越大,接收机收到的来自不同卫星的卫星信号就越多,就越能准确地定位。

 

GPS接受机接收的是从卫星来的1575.42 MHz微波信号,所有的自然天气现象不会遮闭GPS信号,当然对定位精度有影响。因为卫星发射功率及距离原因,该信号比同频率的背景噪声小100倍,比现在穿过你身体的广播信号小上千倍。GPS手持机使用复杂的数字信号技术把真正有用的信号过滤出来。所以一般的无线电干扰对GPS接收机并不构成威胁,真正有威胁的是物体的遮挡。

 

GPS微波信号的穿透能力:

 

1)        所有金属实体会完全遮闭GPS信号。注意含有金属涂层的汽车贴膜对GPS也有遮闭作用。

2)        厚度为1厘米以上的水体(液态)会完全衰减GPS信号至不可用。

3)        玻璃和塑料对GPS信号有轻度衰减,所以你可以把GPS放在衣服口袋里面,或汽车风档下,或插入腰间的护套。

4)        不过厚重的非金属物体也会完全遮挡信号,几厘米的木头会完全遮闭GPS信号。

5)        1575.42MHz的微波信号波长是19厘米,所以理论上可以透过孔径(直径)大于19厘米的金属网,或普通金属绗架结构,比如输电铁塔。

 

树冠对GPS信号的影响:

 

树冠对GPS信号的衰减主要是来自于:

 

1)        树叶中含有的水分,以及树叶上面的水分(露水或下雨)。由此可以推断:针叶树对信号的影响比阔叶树要小。

2)        树的枝干密集程度。

 

在树下测得GPS的精度肯定受到以上因素的影响,影响的大小收到各种因素影响,需要自己用自己的GPS接收机测试,以便心里有数。

 

另外GPS信号的多路反射也对定位精度有影响:光滑金属或非金属表面会反射微波信号,导致信号通过多个路径到达GPS接收机,由此影响GPS精度。这种现象在城市尤其明显,或者是在干湖床或平静的湖边进行测量的时候。不过这种影响不大,只要知道就行了。

 

在野外环境下,对GPS信号威胁最大的是山体:按照我的经验,如果你在山谷中行走,两侧均有连续山体,山体的视角在45度以上的时候,一般只能收到四颗卫星,也有可能无法定位。如果是山涧中,像龙门涧那种只能看见一线天的地方,百分之百GPS接收机不能定位。

 

所以大家在进入山谷或山涧的时候要做好准备,在GPS不工作的时候有应对办法,比如使用传统方法用红飘带标记线路等等。建议大家设置自己的GPS接收机,在无法定位的时候,使用音响报警,这样在野外比较安全。

 

三、使用前的准备

 

其实这些都是大家知道的道理,不过还是有人经常犯这种低级错误(包括我自己),所以再强调一下:

 

n         在出发前准备好 备用电池,备用指南针和纸地图

n         在到达进山处以后要清除GPS中的TRACK和里程表。因为大家往往要坐车几十上百公里才能到达目的地,如果GPS里面存的航迹点太多的话,会严重影响将来返回时所用的航点精度:GPS会以为你是要回到GPS 航迹点中的第一个点,那么用30个航点来表示这几十公里的路线,精度会非常差的。

n         带好纸笔,记录在登山过程中所记的一些航点,以便将来回家整理。

n         在野外保护好GPS接收机,建议要有针织护套防止刮擦及碰撞。一般GPS接收机在这种护套里面也能很好工作。

n         另外建议大家在使用GPS的时候有意识地收集一些地标信息,即在这些地方定义一个航点。这些地标信息包括:岔路、水源、平台休息处等等, 共享这些数据对于其他驴友是非常有帮助的。

 

啰啰嗦嗦说了这么半天,我要讲的事情全部讲完了,以上信息主要参考了 GREGORY FRENCH 先生的英文著作《UNDERSTANDING THE GPS》一书。另外由于本人水平有限加上刚接触GPS,以上叙述肯定有错的或过时的信息,请大家指教。

 

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原文链接: http://www.huaguoshan.org/xianren/gps-knowledge.html

 
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