GPS(全球定位系統)是由美國國防部開發並維護的全球性衛星導航與授時系統,也是世界上最早投入成熟商用的全球衛星導航系統(GNSS)。它由空間星座、地面監控系統和用戶接收機三大主體組成,能夠在全球任何角落(極地除外)及近地太空中,為海陸空天各類用戶提供全天候、高精度的三維位置、速度和標準時間基準服務。在現代汽車工業中,GPS 是車載導航、車聯網通信、自動駕駛高精度定位以及車輛防盜追蹤不可或缺的核心底層技術。
GPS 的技術架構主要由中圓地球軌道(MEO)衛星星座、地面主控與監測站以及車載 GNSS 接收模組構成:
空間星座多點佈設與偽隨機測距碼(空間星座佈置與偽隨機測距碼):
GPS 空間星座通常由分布在 6 個軌道面上的至少 24 顆核心工作衛星組成,軌道高度約為 20,200 公里。每顆衛星持續向地面發射載有自身精確軌道星歷和原子鐘時間的無線電信號,其中包含專用的偽隨機噪聲碼(如 C/A 碼)。車載接收機通過捕捉這些信號,解算出電磁波從衛星傳播到接收機天線的精確飛行時間。
三維空間交會測距與四星聯合解算(三維空間交會測距與四星聯合解算):
車載導航接收機利用空間距離交會原理(三邊測量法),通過同時鎖定至少 4 顆 GPS 衛星信號,建立四元數學方程組。其中前三顆衛星用於解算車輛在地球坐標系中的三維經緯度與海拔高度,第四顆衛星則用於消除車載低成本石英鐘與衛星原子鐘之間的系統鐘差,從而輸出高精度的實時位置和速度。
禁止在車輛駛入高大建築密集區、長距離地下隧道、高架橋下或遭遇強電磁干擾時盲目依賴單一 GPS 定位(禁止在車輛駛入高大建築密集區、長距離地下隧道、高架橋下或遭遇強電磁干擾時盲目依賴單一 GPS 定位):
GPS 衛星信號極其微弱,極易被建築物、厚重混凝土頂棚或複雜地形遮擋,從而導致嚴重的“多徑效應”或信號完全丟失(即盲區)。禁止在沒有高精地圖、慣性導航(IMU)或輪速傳感器等冗餘備份的極端環境下,盲目信任發生嚴重漂移或中斷的 GPS 坐標,以免因導航失效導致走錯車道或發生行車事故。
禁止私自使用非法車載 GPS 信號屏蔽器或非法高功率干擾設備(禁止私自使用非法車載 GPS 信號屏蔽器或非法高功率干擾設備):
儘管部分人員出於隱私或逃避監管等目的嘗試使用市面上的便攜式 GPS 屏蔽器,但這類高頻無線電干擾裝置會嚴重破壞周邊公共道路的交通監控、車聯網救援及其他車輛的正常導航系統。禁止在任何公共道路或車輛上非法安裝、開啟 GPS 干擾及欺騙設備,一經查處將面臨嚴厲的法律制裁與行政處罰。