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第七节GPS的使用
一、引言
GPS是美国从20世纪70年代开始研究，于1994年全面建成的全球定位系统(GlobalPositioningSystem)，它由卫星、地面监控和用户设备三大部分组成。工作原理是:在过地心的6个极地轨道面上，均匀分布着24颗GPS同步卫星这些卫星全天候、实时地向地面发送卫星星历定位信息，用户接收机根据接收的卫星信息，实时计算所在地点的位置坐标，从而达到全球性、全天候、连续不断地进行三维定位与导航的目的。
与其他导航与定位系统相比，GPS具有如下特点:
1.全球地面连续覆盖
由于GPS卫星的数目较多且分布合理，所以地球上任何地点均可同步地接收到至少4颗卫星的信号。从而保障了全球、全天候连续地实时导航与定位。
2.功能全、精度高
GPS可为各类用户连续提供动态目标的三维位置、三维速度和时间信息。
3.实时定位速度快
利用全球定位系统一次定位和测速工作在数秒内便可完成。
4.抗干扰性好、保密性强
由于GPS采用了数字通讯的特殊编码技术，即伪随机噪声声码技术，因而G胯卫星研发送的信号，具有良好的抗干扰性和保密性。
5.操作简便
GPS测量的自动化程度很高，在观测中测量员的主要任务只是安装并开关仪器，监视仪器的工作状态，而其他观测工作如卫星的捕获、跟踪观测等均由仪器自动完成。另外，GPS重量轻，体积小，易于携带。
由于GPS具有在地球上的任何地方，任何时刻连续接收信息，准确定位和导航的能力，因此在许多领域如导航定位，大地测量，工程测量等等都有广泛的应用。在林业方面的应用包括确定林区面积、估算木材量、确定调查地点、确定森林、道路和山间小路的位置、测定水源、地界等等。在野生动物调查和研究中，GPS也正在发挥着越来越大的作用，如野生动物栖息地的定位，野生动物调查中的定位和导向等。
二、基木概念
TRK航向(CorrentTrack)相对于某地表位置的接收机当运动方向
SPEED对地航速(SpeedOverGround)
POSITION位置
ALTITUDE高度
TIME时间
BRG方位(BearingToWaypoint)当前点到某一点的罗方位
DST距离(DistanceToWaypoint)当前点到某一点的距离
CMG航迹向(CourseMadeGood)始点到当前点的方位角
DTK理想航向(DesiredTrack)始点到终点的罗方位
ETA预计到达时间(EstimatedTimeofArrival)到时刻
ETE预计旅行时间(EstimatedTimeEnroute)按当前速度到达终点所需时间段
三、基本操作
(一)主要功能键
l.GOTO驶往键用于直接驶往某航点
2.电源及照明键用于开关接收机及调整背景光亮度。按此键约1秒针开机;开机后，短暂按该键为调整光亮度;连续按3秒钟关机。
3.QUIT回退键用于反向循环显示功能设定或退出某项操作。
4.PAGE翻页键用于止向循环显示菜单页
5.MAKE标志键用于标志位置，按键时记录接收机当时所处的位置。
6.ENTER输入键用于输入及确认相关信息
7.AV上下左右箭头键用于选择菜单、数字、字母。
(二)基本操作
1.安装电源
2.开机
按电源及照明键约1秒钟，机内进行自检，出现开机画面，随后显示接收状态画面。
3.定位
当按收到3颗以上卫星后，按收机自动计算，得出大线所在体置的经纬度并自动转换到"定位画面"。该画面第一行为指示航迹方向的罗盘的一部分;第二行为航迹方向和航速;第三行为经纬度;第四行为高度;第五行为时间。
4.初始化位置
初次使用或到达一个新地方(距上次定位地点超过800km)使用GPS时最好初始化GPS的位置，即输入当地的大致经纬度(精度保证在l00km以内即可)，以使接收机尽快接收到卫星信号，操作步骤如下:
(l)按"翻页键PACE"或"回退键QUIT"直至出现定位画面。
(2)按上箭共键将光标移至经纬度处;
(3)按"输入键ENTER"，用上、下、左、右箭头键输入当地的经纬度;
(4)输入完毕后，按"输入键ENTER"进行确认。
5，基本输入方法
从上例可以看出，GPS的输入方法如下:
(1)按上、下、左、右健头键，将反白光标移至输人处，此时待输人处全部反白。按输入键ENTER后，仅第一个字母反白，表示进人输入状态。
(2)用上、下箭头键进行选择式输入。
(3)在输人经纬度、航点名时，需用右箭头键移动光标，再用上、下箭头键进行逐字输入。当前面的输入出错时，可用左箭头把光标移回，重新用上、下箭头键选择。GPS45无任何数字键，所有数字或字母的输人均为选择式输入，即用上、下箭头键在多个循环项中选择。
(4)输入完毕，按输入键ENTER确认，反白光标消火。
(5)在输入过程中，如果想撤消本次操作，可随时按"回退键QUIT"退出。
6.提示信息
(I)当正确按健操作时，GPS会发出一声悦耳的"嘟"表示确认;相反，当按键错误时，GPS会发出连续的"嘟嘟"声进行提示。
(2)有时，GPS会发出"嘟嘟"的连续的报警声，并在屏幕上出现小方块，这时有信息需要你观看，按翻页键PAGE，转入信息页，观看完信息后，按翻页键PAGE返问到原画面。
7.关机
连续按电源照明键3秒种，直至画面消失。
四、航点
1。记录航点
(1)按"标志键MAKE"，接收机捕捉当前位置，并进人"定位画面"，显
示当前位置及缺省的航点名称;
(2)按上箭头键，将反白光标移至航点名称处;
(3)按"输入键ENTER"开始输人名称;
(4)按上、下、左、右箭买键输入航点名称，如HOME:
(5)按“输入键ENTER”确定输人的名称;
(6)按下箭头键将光标移至"存储SAVE"处;
(7)按"输入键ENTER"将该位置作为航点HOME记录下来。
2.显示相邻航点
GPS45有3个关于航点的菜单项:相邻航点、航点列表和航点定义。相守航点菜单可显示距当前位置最近的100海里之内的9个航点的名称、方位角和距离。
(1)按"翻页键PAGE"进人菜单画面;
(2)将光标移至"相邻航点NEARESTWPTS"处;
(3)按"输入键ENTER"进人相邻航点画面，显示邻近的各个航点。
从相邻航点画面可以选择某航点进行编辑，也可向该航点进行导航。
3.航点列表
航点列表菜单项将显示GPS中存储的所有航点，并在航点大的上边显承
出已经使用的和尚未使用的航点的数量。
(1)按"翻页键PAGE"进人菜单画面;
(2)将光标移至"航点列表WAYPOINTLIST"处;
(3)按"输入键ENTER"进人航点画面，显示各个航点。
在航点列表画而可以选择航点对其导航、编辑或删除所有的航点。
4.建立航点
定义航点菜单项可以建立一个新的航点，也可以显示或编辑某个已存在的航点。
进人定义航点画面:
(1)按"翻页键PAGE"直到进人"菜单画面";
(2)按上箭头键将光标移至"航点WAYPOINT"处;
(3)按"输入键ENTER"进人定义航点画面;
建立航点:
可以通过两种方法建立新航点。
1)通过输入航点的坐标建立新航点:
(1)按上箭头键，将反白光标移至航点名称处;
(2)按"输入键ENTER"开始输入名称;
(3)按上、下、左、右箭头键输人名称，如HRBIN;
(4)按"输入键ENTER"确定输人的名称;
(5)按下箭头键将光标移至经纬度处;
(6)按"输入键ENTER"，用上、下、左、右箭头键选择输入航点的经纬度，最后按"输入键ENTER"进行确认;
(7)将光标移至"完成DONE"处，按"输入键ENTER"确认。
2通过参考航点及参考航点到新航点的方位角及距离建立新航点:
(1)将光标移至航点名称处;
(2)按"输入键ENTER"开始输入新航点的名称;
(3)按上、下、左、右箭头键输入航点名称，按"输入键ENTER"进行确认;
(4)将光标移至"参考航点REF"处，按"输入键ENTER"开始输人参考航点的名称;
(5)用上、下、左、右箭头键输人参考航点名称，按输入键进行确认;
(6)按"输入键ENTER"开始输入方位角;用上、下、左、右箭头键输入参考航点到新航点的方位角，按输入键进行确认;
(7)按"输入键ENTER"开始输入距离;用上、下、左、右箭头键输入参考航点到新航点的距离;按"输入键ENTER"进行确认;
(8)将光标移至"完成DONE"处，按"输入键ENTER"进行确认。
5·对航点进行编辑
在定义航点菜单项中，可以对航点的名称、经纬度、注释以及参考航点进行编辑，也可以删除某个航点。
GPS45的每一个航点都可存储16个字节的注释，缺省的注释是该航点产生时的日期和时间。
如改变或增加注释的方法如下:
(1)迸人航点定义画面;
(2)将光标移至注释区;
(3)按"输入键ENTER"开始输入注释;
(4)用上、下、左、右箭头键输入注释;
(5)输入完毕后，按"输入键ENTER"进行确认。
五、航线
有时，从始点到终点难于直线航行，而需预先设置一条由若干航段组成的航线，按航线进行航行。
GPS45允许存储20条航线，每条航线最多可有30个航点。
l.进入航线画面
(l)按翻页键PAGE进入菜单画面;
（2)将光标移至"航线ROUTES"处;
(3)按"输入键ENTER"进人航线画面。
航线画面的第一行显示航线号;第二行是对航线的注释，注释允许有认个字母或数字组成，缺省的注释是第1个航点和最后一个航点的名称。航线了面的+间部分是各航点名称、各航段的理想航向(DTK)及距离。航线画面的下半部分是功能区，通过所提供的功能可以拷贝、清除、反转、激活各条仅线。其中航线1-19可以是存储航线，航线0是正在导航的激活航线，如要对航线O进行存储，需先将其拷贝到其他航线。
2·设置航线
U)按"输入键ENTER"开始输入航线号;
(2)用上、下、左、右箭头键输入航线号;用"输入键ENTER"进行确认从
(3)按"输入键ENTER"开始输入航线注释;
(4)用上、下、左、右箭头键输入航线注释，按"输入键ENTER"进行
确认;
(5)将光标移至航点1处，按"输入键ENTER"开始输入航线中第一航点
的名称;
(6)用上、下、左、右箭头键输入航点名称，按"输入键ENTER"进彷
确认;
(7)按照方法(5)(6)依次输人各航点名称;
(8)输入全部航点名称后，按"翻页键PAGE"迸人主菜单。
3.清除航线
(1)迸人航线画面;
(2)光标移至航线处，按"输入键ENTER"开始输入航线号;
(3)输入航线号，按"输入键ENTER"进行确认;
(4)将光标移至"清除CLR"处，按"输入键ENTER"进行确认。
此时，屏幕上将出现警告信息"该航线上所有的点都将清除，确认吗?"若清除该航线，则将光标移到"清除YES"处，按"输入键ENTER"进行清除;若不清除，则将光标移到"不清除NO"处，按"输入键ENTER"返回。
4·激活航线
(1)迸人航线画面;
(2)光标移至航线处，按"输入键ENTER"输入航线号;
(3)输入航线号，按"输入键ENTER"进行确认;
(4)将光标移至"激活ACT"处，按"输入键ENTER"激活该航线。
激活某条航线后，将进人激活航线画面，按顺序显示各航点及按当前速度到达各航点所需时间和距各航点间的距离;一但激活某条航线，航线激活画面将成为主要画面之一;激活航线画面还可显示各航段的理想航向(DTK)和预计到达时间(ETA)。
显示理想航向和预计到达时间:
(1)进入航线画面;
(2)将光标移至预计航行时间(ETE)处，按"输入键ENTER";
(3)用上、下箭头键选择理想航角(DTK)和预计到达时间(ETA);
(4)按"输入键ENTER"进行确认。
5.编辑航线
GPS45可以对产生的航线或存储的航线进行编辑，可以显示、取消、插入、改变某个航点。
如取消一个航点:
(1)进入航线画面;
(2)将光标移至某航点处;
(3)按"输入键ENTER"显示编辑子菜单;
(4)将光标移至"取消REMOVE"处，按"输入键ENTER"进行确认，则该航点将被取消。
如欲对航线0进行编辑，需将编辑后的0航线拷贝到一个空航线并存储，因新激活的0航线将覆盖旧的0航线。
六、导肮
1.按航点导航
(l)按"驶往键GOTO"显示导航画面;
(2)按上、下、左、右箭头键输入目标航点的名称;
(3)按"输入键ENTER"进行确认，则显示去往目标的导航图。
2.按航线导航
(1)按"翻页键PAGE"直至出现菜单画面;
(2)光标移至"航线ROUTE"处，按"输入键ENTER"显示航线画面;
(3)按"输入键ENTER"，用上、下箭头键输入航线编号;
(4)将光标移至左下角"激活ACT"处，按"输入键ENTER"进行导航，此时在原来的菜单画面和卫星状态之间将增加一个航线画面。
七、功能设定
1.操作设定
GPS45的操作设定包括对工作模式、时区、屏幕与声音的选择。
(1)工作模式GPS45提供4种工作模式:
(1)正常模式接收机提供最大功能，碱性电池可工作10小时;
(2)节电模式人多情况下适用，碱性电他的寿命可延长至20小时;
(3)模拟模式在末接到卫星信号时进行操作，是在室内对航点或航线迸操作的理想模式;
(4)自动定位模式当距上次定位地点超过300英里时，需用自动定位模接收卫星信息。
选择工作模式。
(1)按"翻页键PAGE"直至出菜单画面;
(2)将光标移至"操作设定OPERATESETUP"处，进人操作设定画面;
(3)光标移至"模式MODE"处，按"输入键ENTER"进行确认;
(4)用上、下箭头键选择工作模式，用"输入键ENTER"进行确认。
（2）选择时区接收机所接收的日期和时间是通过卫星计算获得的。你要输入适当的时区以显示正确的时间。我国应输入+8:00。
(1)光标移至"时区OFFSET""处，按"输入键ENTER"进行确认;
(2)输入+8:00，用"输入键ENTER"进行确认。
(3）报声选择
报声选择包括信息报声、按键报声和不发声3种。
(1)光标移至时区"声音SOUND"处，按"输入键ENTER"进行确认;
(2)用上、下箭头键进行选择;用"输入键ENTER"进行确认。
2.导航设定
导航设定用来选择位置数据格式、地图数据格式、偏差标尺、速度和距离的单位、航向(Heading)等。
(1)位置数据格式GPS45缺省的位置数据格式是经、纬度的度和分(*xx°xxx.xxx')。也可以选择用度、分。秒(xxx°xx'x")、
仅用度(xxx，xxx。)、用UTM坐标、或用英式、爱尔兰式、瑞士式的数据格式来描述位置。
选择数据格式:
(1)在菜单画面选择"导航设定NAVlGATIONSETUP"菜单项，按"输入催ENTER"进入导航设定画面;
(2)0光标移至"位置数据格式POSTIONFAMART"处，按"输入键ENTER"进行确认;
(3)用上、下箭兴键选择适当的数据格式，用输入键EMTER进行确认。
（2）偏差刻度偏差刻度的选择可使你选抒偏差标尺刻度范围，有+/一0.25，1.25，5.0英里或千米的标尺可供选择。
(1)进入导航设定画面;
(2)光标移至"偏差刻度CDISCALE"处，按输人键ENTER"进行确认。
(3)用上、下箭头键选择适当的刻度，用"输入键ENTER"进行确认;
（3）单位选择GPS45允许对所有速度、距离的单位进行选择。
(1)进入导航设定画面;
(2)光标移至"单位UN忧"处，按输入键EM朋进行确认;
（3）用上、下箭头键选择适当的单位，用"输入键EMER"进行确认。
3.航迹设定
通过航迹设定画面你可选择是否记录航迹，如何记录。
(l)在菜单画面选择"航迹设定TRACKLOGSETUP"菜单项，按"输入
健ENTER"进入导航设定画面;
(2)光标移至"记录航迹RECORDTRACK"处，按"输入键ENTER"进行确认;
(3)选择"记录YES"或"不记录NO"，用"输入键ENTER"进行确认。
改变记录标准
接收机中存储的航迹记录标准决定了多长时间对航迹上的航点记录一次，缺省的选择为自动记录，这将最有效地发挥内存的功能，可以通过改变时间间隔改变航迹记录标准。
(1)光标移至"标准CRITERIA"处，按"输入键ENTER"进行确认;
(2)用上、下箭头键选择"时间间隔TIMEINTERVAL"用"输入键ENTER"进行确认;
(3)按"输入键ENTER"开始输入时间间隔;
(4)按"输入键ENTER"进行确认。
4.图形设定
图形设定可以选择图形的方向、环形图、航线、相邻航点、航点名称、航迹等有关图形的参数。
图形方向图形的方向可以是北朝上、当前航行的方向朝上或某激活航段的方向。
环形图可以选择是否在图形上显示以当前位置为中心的3个同心圆，用以估计距离。
航线选择可以选择是否将激活航线的各航点按顺序边接起来，并显示所有航点的名称。
最近航点将选择是否显示距当前位置最近9个航点。
航点名将选择是否显示9个最近航点的名称。
选择某一参数的方法:
(1)光标移至某参数如"环形图RING"处，按输入键ENTER确认;
(2)用上、下箭头键选择"显示YES”或"不显示NO"用"输入键ENTER”进行确认。
航迹记录可以选择记录航迹的点数，GPS45最多可记录768个点。一但记录的点数超过最大点数，新增加的点将覆盖旧的航点。
八、应用实例
在某省野生动物调查中，以GPS45进行定位和导航，并用经纬仪测量定仅以进行对照，方法和结果如下:
1.在己布样带的地图上，找出样带起始点及终点
起点:X=19564终点:X=19514
Y=46lOY=46l0
2.将起始点及终点的高斯坐标转换为经纬度
起点:41°37'20·4"E终点:41°37'20.4"
111°46'08"N111°10'08"N
3.将样带起始点及终点坐标分别以点SS1B、SS1D输入GPS，以起点SS1B，终点SS1D，设置航线SS并激活。
4.按"驶往键GOTO"向SS1B导航，到达起始点SSlB时，GPS报警提示到达起始点。
该点与用经纬仪测得的起始点位置相距46m。
5.GPS自动转为对SS1D导航，显示调查行走的速度、方向、距终点距离,高中心线距离、到达终点时间等，调查中可根据以上信息行进的速度及方向等
6.GPS报警提示到达终点。 |
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11/24/2005 1:16:46 AM
