2。1 车辆定位系统相关理论分析 

车辆定位系统就是利用车载 GPS（全球定位系统）接收机将获取的位置信息通 过移动通信网络传递到监控中心[15]，监控中心根据获取到的经纬度信息来确定车辆 所在的位置，并可以随时向车辆发送提醒信息。从而形成了一个全球范围内、全天 候、高精度的定位服务系统。系统的主要构成如下： 

系统由 3G 通信模块、车载 GPS 模块、监控中心三部分组成。车载 GPS 模块将车 辆的经度、纬度、方向、速度、车辆识别码等相关信息通过 3G 通信模块传递给监控 中心，从而使监控中心可以对车辆进行监控和管理。 

2。1。1 GPS 全球定位系统分析 

GPS 是由美国国防部授权研制的卫星导航定位系统。它是一种可以定时和测距 的导航系统，可以向海军舰船、空中飞机和陆地车辆提供全球、全天候、连续、实 时服务的高精度三维位置、三维速度和时间信息。其目的是为了向美军海、陆、空 三军提供精密导航，还可以用于情报搜集、核爆检测、应急通信和卫星定位等军事 目的[4]。随着近些年来科学技术的发展，现在 GPS 技术已经运用到全球很多国家和 地区，在诸多领域都能见到它的身影，为军事和民用提供了极大的方便。 

(1)GPS 系统的组成 

GPS 系统包含了以下三个结构部分：分别为空间部分、控制部分、用户部分。 GPS 系统结构示意图如下图： 

图 2-1：GPS 系统结构示意图 

（2）空间部分 

空间部分由 21 颗工作卫星和 3 颗在轨备用卫星组成。24 颗卫星均匀分布在 6 个轨道平面上，倾角为 55°，各轨道平面间相距 60°。导航卫星设计寿命为 7。5 年，轨道距地面高度为 20128km，运行时间为 12 恒星小时[5]。 

GPS 导航卫星重达 1500KG，每颗卫星以两个 L 波段频率发射无线电载波信号： L1=1575。42MHz；L2=1227。60MHz。在 L1/ L2 载波上，有测距用 P 码以及 C/A 码

（P 码精确搜索，码长 30m；C/A 码 粗略搜索，码长 300m）。P 码只供美军授权使用， C/A 码可供民用[6]。 

(3)控制部分 

控制部分就是地面的监控系统，负责监控 GPS 工作，是保证 GPS 正常工作的核 心部分。对于导航定位来说，GPS 是一个动态的已知目标。卫星的位置根据卫星发 送的星历得出[7]。GPS 所发出的星历是由地面控制系统提供的。卫星是否能沿着既 定轨道运行，卫星上的设备能否正常工作都是由地面设备进行监控的。GPS 卫星的 地面监控系统由 1 个主控站（科罗拉多泉市）、3 个注入站（阿松森、加西亚市、卡 瓦嘉兰）和 5 个监控站组成。GPS 地面监控系统分布图如图 2-2[8]： 

主控站：主要负责接收、处理来自各个监控站的数据，完成星历和原子钟的计 算。 

监控站：对卫星进行跟踪、测轨，将时钟修正、轨道预报参数传给主控站。 注入站：将星历、钟差信息、轨道修正参数注入到 GPS 的导航电文存储中。 

图 2-2：GPS 导航系统图 

 (4)用户部分 

用户部分主要是 GPS 接收机。其任务是捕待测卫星信号，跟踪卫星运行，然后 对捕获的卫星信号进行处理，从而得出 GPS 信号从 GPS 卫星传出到 GPS 接收机接收 到信号所用的时间，实时计算出监测站的三维位置和速度。在静态定位中，GPS 接 收机在捕获 GPS 卫星的过程中固定不变，利用 GPS 卫星在轨道中的已知位置，解算 出接收机天线所在的位置的三维坐标 [8]。 

GPS 导航原理： 

首先卫星会将相关参数发送给 GPS 接收机，所以我们将利用这些参数找到某卫 星的起算数据，在计算位置时使用的方法为空间距离解析法，从而求出 GPS 接收机 的具体位置。我们将 GPS 放到待测的地点上，就可以得出信号从卫星发出到 GPS 接 收机收到信号所用的时间，而且由星历可以解出这四个方程式[9]：