[GPS源于军用]

GPS是Global Position System（全球定位系统）的缩写，这个系统是美国国防部从上世纪70年代开始研制，历时20年，耗资200亿美元，于1994年全面建成，具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位能力的卫星导航与定位系统。这个庞大尖端的系统大致上是分三个阶段实施的，第一阶段为方案论证和初步设计阶段。从1973年到1979年，共发射了4颗试验卫星。研制了地面接收机及建立地面跟踪网。第二阶段为全面研制和试验阶段。从1979年到1984年，又陆续发射了7颗试验卫星，研制了各种用途接收机。实验表明，GPS定位精度远远超过设计标准。第三阶段为实用组网阶段。1989年2月4日第一颗GPS工作卫星发射成功，表明GPS系统进入工程建设阶段。1993年底实用的GPS网即（21+3）GPS星座已经建成，今后将根据计划更换失效的卫星。

GPS这个最尖端的系统，要解决的却是“定位和导航”这个几乎全程伴随人类历史的古老需求。在卫星定位系统出现之前数千年里，人类发展了各种各样的定位导航技术，从最为古老的目视法（因为这个方法需要的唯一仪器就是人的眼睛），到后来利用烟火、反光、星象、罗盘，技术在一步步前进，人类踏足的地方也就越来越远，在GPS产生之前，最先进的导航系统是无线电导航系统，比较典型的有：
●罗兰--C：工作在100KHZ，由三个地面导航台组成，导航工作区域2000KM，一般精度200-300M。
● Omega（奥米茄）：工作在十几千赫。由八个地面导航台组成，可覆盖全球。精度几英里。
●多卜勒系统：利用多卜勒频移原理，通过测量其频移得到运动物参数（地速和偏流角），推算出飞行器位置，属自备式航位推算系统。误差随航程增加而累加。

其实，GPS并不是第一个使用卫星定位的系统，最早的卫星定位系统是美国的子午仪系统（Transit），1958年研制，64年正式投入使用。这个系统卫星数目太小（5-6颗），运行高度太低（平均1000公里），从地面站观测到卫星的时间隔太长（平均1.5小时），因而它无法提供连续的实时三维导航，而且精度较低。为满足军事部门和民用部门对连续实时和三维导航的迫切要求。1973年美国国防部制定了GPS计划。

简单说，GPS最基本也是最重要的功能，是在广达5.1亿平方公里的巨大地球的表面上（其中海洋占去70%以上，剩下的陆地面积人迹罕至的部分又占去70%以上），给任意一个物体定位，由此而来，衍生了测速、轨迹描绘、导航、防盗反劫、服务救援、远程监控等等重要的应用。说来有点不可思议，这么重要应用范围如此广泛的一个系统，最初投入上百亿美金进行研发制造的人，目标只是为了军用，直到最近几年才开始为广大人民服务。虽然GPS采用了卫星定位技术为依托的最尖端科技，但是它的基本原理并不复杂，其实简直很古老，那就是从欧几里得时代以来人们已经掌握的三角定位法。

[GPS的定位方法]

（为了建设和谐社会，下面插播教学内容，请学历过高和性急的读者直接跳过）什么是三角定位呢？咱们用简化的二维平面来说明，假设你在一个一望无际的大草原上发呆，放眼望去，四周全是一模一样的草地，无穷无尽，你手里唯一的东西就是一张平面图，标明草原上分布着一些基站，但问题是你完全不知道它们在哪儿。那么，要怎么做才能立即确定自己的精确位置呢？第一步，就是要找到一个基站，确定自己和它之间的距离，GPS接收机就是干这个的。好了，你现在用接收机找到了一个基站（尽管它远远在我们视力范围之外，比如说58公里之外），比如找到的是6号基站，这看起来帮助不大，你还是对自己的位置毫无头绪。不过，这意味着，你在以6号基站为圆心，以58公里为半径的大圆圈上，对么？好，现在动手找到下一个基站，它甚至更远，94公里外的2号基站，但这也就告知你在以2号基站为圆心，以94公里为半径的更大的圆圈上。欧氏几何已经得到结论说，平面上两个圆有三种情况：不相交、相交于一点（也叫相切）、相交于两点。在实际情况中，不相交将会得出你同时在两个圆上，因此同时身处两处的矛盾，所以不会发生；相切是一种极端情况，这种情况下你只可能在这个点上（因为同时在两个圆上的点，就只有这一个点）；绝大多数情况下是两圆相交，你同时身处两圆上，因此你必然在两个交点之一上，问题是在哪个交点上呢？这时只要找到第三个基站的距离，画一个圆，看经过刚才两个点中哪一个，你的位置就确定啦！现在你虽然还是站在大草原上四野茫茫，但对自己的位置，已经一清二楚了。

GPS定位根本原理是一样的，但是因为要追求极高的准确度，引入了信号传播时间的变量（定位信号一秒钟传播30万公里，GPS卫星都在2.02万公里左右的高空，地面收到信号大约有0.067秒的延时），这样我们所在点有四个未知数X, Y, Z ,T即经度、纬度、高度和时间。GPS卫星发送的信号包含四个已知数据X1、Y1、Z1、T1，如果我们能收到4颗或者4颗以上的卫星发来的信号（X1、Y1、Z1、T1）、（X2、Y2、Z2、T2）……（X4、Y4、Z4、T4），就可以得到以下四个方程：

先别晕，这几条方程其实很简单，每一条都是一个引入了信号传播距离（c△ti）的球面方程，用上一段的例子想一下马上就明白了，我再把四条方程式中各个参数的含义说一下：
待测点坐标x、 y、 z 和Vto为未知参数，其中di=c△ti (i=1、2、3、4)。
di (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。
△ti (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。c为GPS信号的传播速度（即光速）。
x、y、z 为待测点坐标的空间直角坐标。
xi 、yi 、zi (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标，可由卫星导航电文求得。
Vt i (i=1、2、3、4) 分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差，由卫星星历提供。Vto为接收机的钟差。
由以上四个方程联立即可解出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto，而接收机也正是这么干的。

[现代GPS组成部分]

为了缩小定位误差圆概率模糊区、降低收敛时间、提高快速跟踪的响应精度，具体系统当然还要复杂好多好多，现代的GPS系统由三个独立的部分组成：
●空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。
GPS的空间部分是由24颗GPS工作卫星所组成，这些GPS工作卫星共同组成了GPS卫星星座，其中21颗为可用于导航的卫星，3颗为活动的备用卫星。这24颗卫星分布在6个倾角为55°的轨道上绕地球运行。卫星的运行周期约为12恒星时。每颗GPS工作卫星都发出用于导航定位的信号。GPS用户正是利用这些信号来进行工作的。
● 地面支撑系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。
GPS的控制部分由分布在全球的由若干个跟踪站所组成的监控系统所构成，根据其作用的不同，这些跟踪站又被分为主控站、监控站和注入站。主控站有一个，位于美国克罗拉多（Colorado）的法尔孔（Falcon）空军基地，它的作用是根据各监控站对GPS的观测数据，计算出卫星的星历和卫星钟的改正参数等，并将这些数据通过注入站注入到卫星中去；同时，它还对卫星进行控制，向卫星发布指令，当工作卫星出现故障时，调度备用卫星，替代失效的工作卫星工作；另外，主控站也具有监控站的功能。监控站有五个，除了主控站外，其它四个分别位于夏威夷（Hawaii）、阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），监控站的作用是接收卫星信号，监测卫星的工作状态；注入站有三个，它们分别位于阿松森群岛（Ascencion）、迭哥伽西亚（Diego Garcia）、卡瓦加兰（Kwajalein），注入站的作用是将主控站计算出的卫星星历和卫星钟的改正数等注入到卫星中去。
● 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。

[GPS提高接收精确度的方法]

客户端提高GPS精度：目前单GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在我们自己设立的基准站上进行观测。基准站的精密坐标和精确时间是已知的，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。

我们知道，GPS接收机收到的卫星信号，是含有码（信息）的载波（载体）。首先，码可以告诉我们卫星到接收机的距离，由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差，故称为伪距。对0A码测得的伪距称为UA码伪距，精度约为20米左右，对P码测得的伪距称为P码伪距，精度约为2米左右。其次，进行解码或采用其它技术，将调制在载波上的信息去掉后，就可以恢复载波。严格而言，载波相位应被称为载波拍频相位，它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测，保持对卫星信号的跟踪，就可记录下相位的变化值，但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的，起始历元的相位整数也是不知道的，即整周模糊度，只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米，但前提是解出整周模糊度，因此只有在相对定位、并有一段连续观测值时才能使用相位观测值，而要达到米级以上的定位精度也只能采用相位观测值。

在一台接收机的情况下，我们只能使用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。在两台或多台接收机的情况下（差分定位），则既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，由此衍生出两种差分方法：伪距差分和载波相位差分。

伪距差分是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至用户接收机（移动站），提高定位精度。这种差分能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的信标差分。

 

载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematics）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
载波相位差分可使定位精度达到毫米级。大量应用于动态需要高精度位置的领域。

[其他卫星定位系统]

GPS系统并不是咱们头上唯一的卫星定位系统，前苏联从80年代初开始建设的GLONASS（GLObal NAvigation Satellite System，全球导航卫星系统)就是与美国GPS系统相类似的卫星定位系统，也由卫星星座、地面监测控制站和用户设备三部分组成。现在由俄罗斯空间局管理。
GLONASS系统的卫星星座由24颗卫星组成，均匀分布在3个近圆形的轨道平面上，每个轨道面8颗卫星，轨道高度19100公里，运行周期11小时15分，轨道倾角64.8°。与美国的GPS系统不同的是GLONASS系统采用频分多址(FDMA)方式，根据载波频率来区分不同卫星（GPS是码分多址（CDMA），根据调制码来区分卫星）。每颗GLONASS卫星发播的两种载波的频率分别为L1=1,602+0.5625k(MHz)和L2=1,246+0.4375k(MHz)，其中k=1～24为每颗卫星的频率编号。所有GPS卫星的载波的频率是相同，均为L1=1575.42MHz和L2=1227.6MHz。GLONASS卫星的载波上也调制了两种伪随机噪声码：S码和P码。GLONASS系统单点定位精度水平方向为16m，垂直方向为25m。
俄罗斯对GLONASS系统采用了军民合用、不加密的开放政策。GLONASS卫星由质子号运载火箭一箭三星发射入轨，卫星采用三轴稳定体制，整量质量1400kg，设计轨道寿命5年。所有GLONASS卫星均使用精密铯钟作为其频率基准。第一颗GLONASS卫星于1982年10月12日发射升空。到目前为止，共发射了80余颗GLONASS卫星，最近一次是2000年10月13日发射了三颗卫星。截止2001年1月10日为止尚有10颗GLONASS卫星正在运行。不过因为俄罗斯的综合国力已经大大不如美国，因为在商用方面GPS系统目前远远领先。

欧洲的崛起是无法忽视的，伽利略全球卫星导航定位系统是欧洲的卫星无线电导航项目，该计划1999年由欧盟提出，并于2002年3月正式启动。整个系统包括30颗导航卫星及相关地面设施，总投资约34亿欧元。2002至2005年是伽利略的发展阶段，预计系统将从2006年进入部署阶段，2008年开始投入商业运营。戴姆勒—克莱斯勒研究和科技中心的克里斯托•威尔逊公开承诺：“精确性和安全性对伽利略卫星导航系统来说将不是问题，我们的定位要精确到厘米。”

GPS虽有“一定江山”的本领，但它同样存在自己的“死穴”、“盲点”。这其中最突出的就是GPS系统的抗干扰能力太差了。一般情况下，在地面接收到的卫星信号很弱小。这并不难理解，从太空中的卫星传送信号到地面至少也要走上两万公里。在这期间如果信号受到干扰，将会使地面的GPS接收机无法正常工作，从而使其定位、导航精度降低或产生误导。五角大楼很早就认识到GPS制导武器的潜在危险，因此一直在从事GPS制导抗干扰技术的研究，但都收效甚微。因此，提高综合抗干扰能力，已成为GPS生存发展的重要一环。与GPS不同，伽利略卫星导航系统拥有很强的抗干扰能力。它是采用两种频段工作，这就好比上了双保险。不仅如此，在地面上更可以接收到至少3种信号：一是免费使用信号；二是提高了安全性和准确性，需要交费使用的加密信号；三是为满足更高安全要求(如飞机导航)的信号，它将采用更为严格的加密机制。如果使用伽利略系统，飞机能在任何机场降落，而不必考虑机场的技术设施如何；火车能在没有驾驶员的情况下高密度行驶；轮船即使在大雾中也能安全航行。而且如果卫星失灵，那么它在几秒钟之内就能发出警报。


伽利略系统是世界上第一个基于民用目的研制的全球卫星导航定位系统，计划在2008年建设完成，届时将覆盖全球。由于伽利略系统出生晚，在它的研发过程中采用了大量的高新技术，其性能要比美、俄现有的定位系统高不少，此外它还可以与现有的卫星定位系统兼容。可以预见，伽利略系统将拥有广阔的发展前景。目前许多对安全有很高要求的领域(如民航客机)，十分看好伽利略卫星导航系统。已开始实施的伽利略计划将打破GPS独霸天下的局面，竞争的格局将会给用户带来许多好处。

[我国GPS的研究与应用]

同样无法忽视的，还有我们伟大而和谐的祖国，在三个代表的正确引导下，在新一代党中央国务院的光芒照耀下，北斗导航试验系统已经北京时间二零零七年二月三日凌晨零时二十八分在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭成功将第四颗北斗导航试验卫星送入太空。此前，中国先后于二○○○年十月三十一日、十二月二十一日和二○○三年五月二十五日成功发射三颗北斗导航试验卫星，在此基础上建立的中国北斗导航试验系统运行至今工作稳定、状态良好，已在测绘、电信、水利、交通运输、渔业、勘探、森林防火和国家安全等诸多领域逐步发挥重要作用。

有关部门负责人表示，在北斗导航试验系统的基础上，中国正在实施建设北斗卫星导航系统（Compass Navigation Satellite System），计划二○○八年左右满足中国及周边地区用户对卫星导航系统的需求，并进行系统组网和试验，逐步扩展为全球卫星导航系统。这个系统将主要用于国家经济建设，为中国的交通运输、气象、石油、海洋、森林防火、灾害预报、通信、公安以及其他特殊行业提供高效的导航定位服务。专家称，中国自行研制生产的北斗卫星导航系统，不仅具备在任何时间、任何地点为用户确定其所在的地理经纬度和海拔高度的能力，而且在定位性能上有所创新，希望有一天，卖GPS的人会问：你要美国的还是要北斗的？

好啦，远在2万公里高空的事情就到此为止，现在咱们来看看手边的终端设备——GPS接收机。GPS接收机分成两大类，一类是嵌入式的，一类是独立的。

嵌入式GPS是一台完成特定功能的仪器（比如勘测、导航等等），其中起到卫星定位功能的GPS接收机作为一个部分嵌入其中，这里只介绍GPS车载导航仪，这是因为车载导航是最主要的一类应用。GPS专业车载导航仪专门用于车载导航，大小比PDA、智能手机略大（主流的有3.5吋屏、4.2吋屏、7吋屏），主要用于导航，内置正版的专业导航软件（如道道通、灵图、城际通、凯立德、route66等，也有的小品牌可以安装破解版软件），一般安装直流平板陶瓷天线，接受GPS信号能力强大，搜星速度快，可以实现快速开机导航。由于整个机器都是用于导航的，所以比PDA、手机的GPS导航操作更简单更流畅，很少出现死机、顿机等情况，搜索目的地也快很多。同时最大的特点就是省事。开机就可以用，不用安装软件,不用进行设置，不用进行蓝牙匹配（这些在手机GPS方案中都要涉及）。有一些机型同时还有mp3播放/mp4播放/图片浏览功能。对于专业的司机来讲，最方便可靠的应该是这种一体化的GPS车载导航仪，但对于广大DIY玩家而言，独立式GPS的多用途则更重要，毕竟车载导航只是GPS众多功能中的一项。

独立的GPS接收机能接收、分析和计算本机位置信息，并通过某种有线或者无线的数字接口（最常见的接口有USB、CF、SD和蓝牙，还有使用PS/2也就是键盘和鼠标接口的，但比较少见），将定位数据发送到PDA、智能手机、笔记本电脑等，至于接收数据的设备用此做什么——定位导航、记录人生轨迹、测速、反雷达测速等，GPS接收机是不关心的。使用USB和PS/2接口的GPS最适用于和笔记本电脑连接，在笔记本上运行相应的软件完成用途。我用的LEADTEK 9559X是蓝牙GPS，这种GPS适用于带蓝牙的PDA、智能手机和超移动PC（比如SONY的UX17/18，虽然我很不喜欢日本，但还是不得不承认它这东西是别人无法模仿的，包括国人），在PDA/智能手机上安装对应其操作系统的应用软件。除了上述两大类之外，还有一种是智能手机/超移动PC内置GPS，比如多普达P800和SONY UX系列的GPS可选模块。

[LEADTEK 9559X实际应用举例]

GPS跟其他所有电子产品一样，有一大堆参数规格和指标，最重要的决定因素，显然是采用了那种主芯片，主芯片相当于计算机的处理器，它在很大程度上决定了卫星接收的精度和速度。 

以LEADTEK 9559X为例，它内置目前占主流的Sirf(瑟浮)三代芯片，属于GPS中的高端产品，冷开机定位只要40—50秒，热开机定位只要1—2秒，简直吓人，而且定位精准度也很高，市面大多数GPS用的也都是Sirf III，具有20个卫星通道（Sirf二代有12个通道，不过我觉得12个当前也够了，在任意一个地点最多只能收到11颗左右的GPS卫星，除非是采用GPS+GLONASS或GPS+伽利略联合定位方案，但这不是暂时能用上的）。其他的还有日本SONY的芯片和瑞士RFMD芯片。这些芯片在实际使用中的效果，和Sirf的有明显的差距。

说到这里，我不得不抱着万分激动的心情，向大家汇报一个好消息，根据报道说：“我国第一套具有完全自主知识产权的高性能GPS芯片组，日前在西安市高新区研制成功，打破了国外垄断，填补了我国在卫星导航芯片领域的空白。得悉喜讯，西安市委常委、高新区党工委书记、管委会主任景俊海于2006年11月9日来到华迅微电子公司，为他们取得的成果表示祝贺，并和该公司总经理周文益一起探讨企业发展问题。在和华迅公司总经理周文益博士交谈时，景俊海指出，我国第一套具有完全自主知识产权的高性能GPS芯片组在西安高新区诞生，填补了我国西部地区无国家级大芯片的空白！对中国卫星导航产业具有里程碑和划时代的意义！标志着中国具有完全自主知识产权的GPS芯片组可正式投入大批量生产！对国防建设、国土安全和卫星导航产业发展将产生巨大的推动作用！对提升西安、陕西集成电路产业在全国的地位和影响力具有重要意义！他说，这项成果不仅是我国卫星导航应用产业的特大喜讯！也是陕西高科技产业的特大喜讯！对于提升陕西在集成电路方面在全国的影响力，打造陕西高科技产业强省，提升陕西在我国高科技领域的地位以及促进中国导航产业的快速发展都具有非常重要的意义！景俊海说，华迅公司GPS芯片组的研发成功，对陕西西安来说，获得了在此领域内的先发优势！对于在西安形成GPS导航产业链以及带动陕西经济快速发展都将起到极大的促进作用！他希望华迅公司再接再厉，坚持自主创新，让创新成果尽快知识产权化、产业化、规模化和国际化！”

看来，华讯微的芯片马上就要全面站领主流市场，使中国在整个GPS产业中成为中流砥柱了。同志们，咱们拭目以待吧。

 

[GPS启动与匹配]

GPS接收机的启动方式有三种方式：冷启动、温启动和热启动，一般来讲，在你打开GPS开关的时候，它用哪种启动方式是自行判断的，而且也不会告诉你，除非你用软件指定启动方式后手工启动。
冷启动：以下几种情况开机均属冷启动。初次使用时、电池耗尽导致星历信息丢失时、关机状态下将接收机移动1000公里以上距离，以及用软件手工冷启动。
温启动：距离上次定位的时间超过两个小时的启动，以及用软件手工温启动。
热启动：距离上次定位的时间小于两个小时的启动，以及用软件手工热启动。
这几种方式最主要的不同在于星历更新的方式不同，有两套星历用于定位：概要的和精确的，概要星历记载了一些基础但是不很准确的数据，这些数据在几个月内都不需要更新，而精确星历记录了一些精确的但是变化的数据，这些数据只能保持几个小时的有效性。更新全套概要+精确星历可能会花掉15分钟的时间，单独更新精确星历也要几十秒钟。
热启动基本不丢失任何星历（因此也就没有更新时间），GPS立刻开始工作，在这种情况下，才可能看到1—2秒TTFF这样的情况，TTFF是Time To First Fixes，初次定位时间；温启动会导致一小部分精确星历的丢失，因此定位时间会长一些；冷启动会导致全部精确星历的丢失，这时必须全部更新，在通常情况下，这会花费1分钟或者更多的时间。9559X曾经跑出过40几秒的冷启动TTFF，这肯定能让好多人羡慕了。

蓝牙GPS和智能手机的匹配一直是最困扰使用者的难题，在这方面讲几句我的感受，以LEADTEK 9559X和DOPOD 828+（操作系统windows mobile 2003第二版）的匹配为例。第一步，在打开GPS以后，用手机搜索蓝牙设备，可找到“leadtek 9559 series BT GPS”，添加此设备，这一步谁都能成功。第二步就比较重要，为此设备创建一个COM端口，这是因为绝大多数GPS软件都是通过串行口的方式使用GPS信息流，因此必须把一个COM口指定给GPS，好让软件可以用以读写数据。实际上不管是蓝牙还是CF、SD接口的GPS，都有分配串口的步骤（不管是自动还是手动的），最好记住对应GPS的串口号，如果实在不知道，下一步就只能一个一个试。

这两步做好以后，第三步工作是“看到”GPS和手机/笔记本之间的通信，这一步需要一个调试软件，我用的是LEADTEK出的 Winfast Navigator，这是丽台出的一个免费的GPS观察和调试软件，相当好用，有Windows、Winodws Mobile和PALM三个版本，下载地址（http://www.leadtek.com.tw/cht/support/download.asp)。连上GPS以后，可以直观地看到各卫星信号列表和强度、数据流细节和星座图，并且能手工冷、温、热启动GPS，以及指定GPS在NEMA和Sirf两种模式下的各项具体参数。类似的软件还有GPSViewer，它不如Winfast Navigator功能强大，但是有自动扫描串口的功能。

[通讯标准及实际连接]

手机（或者PDA、笔记本电脑）和GPS相连的第一步，是要解决所采用的通讯标准。有两个流行的标准，NEMA和Sirf。虽然SiRF标准更新也更优秀，但是NMEA是主流标准而且95%以上的应用程序所支持。什么是标准？标准就是GPS用来和应用程序沟通的规则，只有按照既定的规则沟通，GPS才能听懂应用程序的指令，同时发送的数据能够让应用程序理解。标准就相当于人类的语言，你不妨把NEMA想象成英语，Sirf是汉语。绝大多数GPS都能流利的讲两种语言。那为什么会有两种标准呢？这是因为NMEA（National Marine Electronics Association，美国国家海军电子协会）标准在制定时主要是为4800波特率（ baud rate） 也就是4kbps通信设计的，这在当前看来已经比较慢了，现在模拟式Modem都已经是56K了，数字MODEM（比如ADSL）甚至还要快得多。SiRF的标准具备很多新特性，并且提升了传输速率，最大到115200bps，因此充分利用了串行端口的带宽。不过，虽然NMEA设计在低速下工作，但如果GPS和手机都比较高档，端口速率较高，很多时候完全可以在更高的速度下正常传输，我的手机和GPS就是用NEMA标准在19200的波特率工作的，定位导航都非常正常。其实，如果我们深入研究的话，GPS发送的数据很少，就算4800波特率也能轻易满足要求，并不一定需要更大带宽。那为什么还要有Sirf呢？这是因为Sirf的新特性允许它以高速瞬间传输数据，然后将处理器置于待机模式下，这是一种低功耗状态，可以有效节省电力并延长GPS使用时间。

好，现在开始和GPS连线，打开9559X，注意到蓝灯（蓝牙指示灯）闪动，说明正在等待连接。打开WinFast Navigator，先进入端口设置页面，选择NEMA标准，端口选择刚才为蓝牙GPS创建的端口号，（在我的机器上是COM5），波特率选择9600（当然更低就更保险但也更慢，9600足够安全了），确认后回到主界面，进入调试（DIAGNOSTIC）页，这个时候如果一切正常，就可以看到一堆一堆的数据在传输，同时9559X上的蓝色灯变为常亮，连线成功！如果没看到任何东西，那就要回去重新调正参数。成功以后，就可以从信号等级（signal level）页看到各个卫星的信号数据，或者从导航（Navigation）页看到当前你所在半球天空中的星座图，注意，你看到的就是两万公里天空上真实的东西。

WinFast Navigator有个很有用的功能，就是手动启动GPS，有冷、热、温三种方式可选，这样就能测试每种方式下的TTFF（初始定位，也就是所谓的搜星时间），我用这种方式测试了LEADTEK 9559X的冷启动搜星时间。我们知道，天上24颗卫星是随时在跑，信号方向和强度不断在变化，大气气象条件也无时不在变化，再加上电磁环境的复杂性，因此不要指望任何两次搜星时间完全一样，根据我的测试，在天气晴好的室外环境下9559X可以在50秒内完成冷启动搜星定位，发现卫星数在11颗左右，在启动一分钟后通常可用卫星有7—8颗。不过这时3D定位虽然完成，但高度通常不太准，会上下浮动好几分钟，经度和纬度就很精确基本不动，这是GPS整个系统的痼疾，只能看我们的北斗星系统了……寒

[定位精度与导航软件]

定位精度问题，英文是DOP（Dilution of Precision精度强弱度），也叫相对误差，一共有六种不同的误差：
Gdop：三维坐标与时间（即几何形状）精度强弱度；为纬度、经度、高程和时间等误差平方和二分之一次方，所以Gdop的平方= Pdop的平方+Tdop的平方。
Hdop：水平（即二维）坐标精度强弱度；为纬度和经度等误差平方和的开根号值。
HTdop：水平坐标与时间精度强弱度；为纬度、经度和时间等误差平方和的开根号值，所以 HTdop 的平方 =Hdop 的平方 + Tdop 的平方。
Pdop：位置精度强弱度；为纬度、经度和高程等误差平方和的开根号值，所以Pdop 的平方 =Hdop 的平方 + Vdop 的平方。具体含义：归因于卫星的几何分布，天空中卫星分布程度越好，定位精度越高。
Tdop：时间精度强弱度；为接收仪内时表偏移误差值。
Vdop：垂直（即高程）坐标精度强弱度；为高程的误差值。
大家可以设纬度误差值为a、经度误差值为b、高程误差值为c、时间误差值为d，代入后可以证明上述公式。

SIRF芯片发展的目前的成熟阶段，对于民用而言基本上定位精度已经不是问题了，尤其是对于9559X这种高端产品而言，一般都在1—2米之内，地图上标定的本机位置通常都非常精确。我做了个实验，带着9559X走一个直径20米左右的圈，它在地图上画了一个很不错的小圆圈。不过这里有个前提，就是信号强度足够。但是当信号被遮挡比如过隧道的时候，有时候会丢掉信号，无法继续导航。

连线这一步走通了，下面的事情就简单了，找一个地图导航软件，安装打开、选定目的地、开始导航。地图软件按照操作系统分类，大致有以下几种：笔记本电脑（WindowsXP/2000/2003系统）下有灵图、OZI、城际通、我的中国地图2006导航版等，还有一个软件叫MyGE(My Google Earth)，本身不是一个地图软件，但是可以给Google Earth添加GPS导航功能，使Google Earth摇身一变成为一个超级导航软件（Google Earth的功力，就不用我多说了吧）。Windows Mobile系统，这是微软for PDA和高端智能手机的系统，目前流行的是2003（WM4.2）和WM5两个版本，地图软件主要有凯立德、城际通、灵图、OZI、ROUTE66等。SmartPhote系统，这是微软for低端智能手机的系统，不支持触摸屏，它下面的地图软件主要有凯立德、灵图、papago、mapking 3D、ROUTE66、tomtom等。Sybian系统，这是手机大厂联合推出的智能系统，主要有s60、UIQ等版本，地图软件主要有ROUTE66、tomtom、凯立德等。

这种应用层面的文章已经有太多太多，这里就不想再多讲了，其中的乐趣，留给使用者去慢慢体会。对了，说一句，GPS导航系统经过几年的发展，已经发展到在输入目的地以后，完全可以自主规划线路、全程提供导航，把你带到一个你从未去过的陌生地方，而且位置一定是基本准确的，这个大家只要找一种地图软件用一下就知道了。但是，目前的定位和导航从智能水平上讲还绝对不能和旁边坐着一位经验丰富了解路况的老司机相比，因此不能过于迷信，尤其是类似北京的四元桥及其周围这种主辅路交错复杂路口极多的情况，完全不加判断按照导航指令走，是一定会迷路的。我建议是这样，在走不熟悉的路之前，先用导航系统把路径规划出来，上路之前好好看一遍，把经过的重点位置和转弯路口都记下来，然后再开始走，走的时候把导航指令和头脑中的路线进行对比，这样会容易得多。

[总结]

使用GPS的过程中，我随时都有一种10几年前科幻电影里的东西如今变成了现实的奇妙感觉，想想吧，价值几百亿美金的尖端全球卫星系统在头顶轨道上运行，正在无时无刻跟踪我的位置并提供导航服务，这种感觉是如此微妙，用笔很难刻画出来。报道说到09年全国GPS的市场将突破百亿元人民币，这真是一个庞大的市场，随着科技人性化时代的到来，GPS车载导航系统逐渐显示出其强大的生命力和广阔的应用前景，可以让驾车者对行驶道路了如指掌，并提供全程语音提示，驾车者无须观察显示界面就可能实现导航的全过程，使得行车更加安全舒适。对于那些热爱户外运动，汽车越野爱好者来说GPS让他们再也不会为迷失方向而苦恼。对于那些热爱“走出去”的都市人群，GPS将成为休闲、娱乐、旅游探险不可缺少的必备工具，引领时尚前沿消费市场。

丽台9559X蓝牙GPS使用诺基亚BL5兼容电池

最后大力感谢丽台提供的LEADTEK 9559X蓝牙GPS，它内建业内领先的Sirf第三代芯片并采用最新算法，业界定位最精准，外型出自荣获国际IF设计大赏名师之最新力作，仅49克极精巧机身设计，特殊设计高感度蓝芽１5公尺以上的超强接收力，C/N值可高达46更远超过市面接收灵敏度甚低的机种，品质优异物美价廉，实为居家生活、外出旅行、汽车导航、登山越野、寻仇避敌、畏罪潜逃之必备装备！

附：Leadtek LR9559X蓝牙GPS产品详细信息

性能特点

接收板结构      SiRF star III并行20通道

动态性能         速度：515m/s(max) 加速度：4 g(max)

高度：18000 m(max)

定位时间         冷启动：< 42 s 暖启动：< 38 s

热启动：< 1 s 重捕：< 0.1 s

自动搜索：< 30 s

定位精度        10m,2D,无SA

坐标系统        WGS-84 其他坐标可定义

接口性能

介面              Bluetooth序列埠v1.2, class 2 Profile(SPP)传输

尺寸              68.1 x 44 x 26.5 mm

天线接口        内置陶瓷Patch天线

通信速率        默认波特率：19200bps

数据格式        NMEA-0183,SiRF二进制

输入信息        NMEA,SiRF二进制

高度/位置/日期/时间，选择输出信息及速率

输出信息        SiRF二进制NMEA-0183

GGA GSA GSV RMC VTG GLL

电器特性

输入电压        3. 3V ± 5%

重量              70g（包含锂电池）

电池              可充换锂电（和Nokia 3650等通用）1050mA

连续工作可使用11个小时

环境特性

存储温度        -20度至+60度

工作温度        -20度至+80度

相关湿度        5%至95%无冷凝