新科普|北斗和GPS，定位到底谁更强？
新科普|北斗和GPS，定位到底谁更强？
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来源：作者：责任编辑：战钊
　　北斗跟GPS比，到底谁更强？北斗到底能不能“甩开”GPS，独立定位？
　　北斗 PK GPS，谁能嬴？
　　作为GNSS（Global Navigation Satellite System全球导航卫星系统）俱乐部的一员，导航定位是基本功能。先来看看，定位功能是怎么比较的：
　　接收机使用卫星定位的过程可以在二维抽象成在一个黑板上选至少四个点（卫星），以每个点为圆心，分别用粉笔画圆（接收机测量的到卫星距离），这些粉笔迹的重叠区域就是定位的结果。因为各种误差的存在，对每颗卫星测距的结果更像是一条粉笔画出来的带，而不是一条没有宽度的线。
　　粉笔的粗细受各种误差机制的影响，北斗和GPS比较，主要是星上原子钟的精度不同，北斗二代使用的是铷原子钟，GPS使用的是铯原子钟组合铷原子钟，在这点上是GPS更优，也就是粉笔迹更细一些。而现在北斗三代卫星使用的是氢原子钟，频率准确度由5×10-13提高到6×10-14，频率稳定度由2×10-14（1d）提高到6×10-15（1d），相比二代卫星都提高了一个数量级，达到世界领先水平，定位精度也将进一步的提高。
　　除了受粉笔粗细的影响，显然画圆的点越多，也就是卫星数越多，重叠区域也就越小，也就是定位越精确，但是，如果这些点都在一侧集中，甚至重叠的话，它们画出的粉笔迹的重叠区域会变得很大，反之这些点越分散，画出的粉笔迹重叠度也就越低，也就表示接收机得出的定位结果也就越精确。这个衡量位置分布的参数就是所谓的PDOP值，越低代表分布越佳，定位结果越精确。
　　北斗一代时候确实定位速度慢一些，精度差一些，怎么都十多年过去了还有人觉得北斗就是不好使，说什么“卫星少”、“还在建”、“精度比GPS差远了”？
　　其实从北斗二代开始，星座就是针对亚太地区设计的，不同于美国MEO为主的模式，采用了GEO+IGSO+MEO的模式。优点是用较少卫星快速在重点服务区域达到高精度，缺点是高纬度地区对GEO接收效果不好，精度因子值偏大，还有就是地球另外一边收不到，随着北斗卫星的增多，这些问题以后都会解决的。
　　即便如此，在三代还没用上的今天，看看现在的北斗精度如何吧，我们在中国最北边选个点：北纬52.4476°，够北了吧，官方公布的北斗二代服务区域可是只在南北纬55°之间，这个位置一天24小时北斗卫星的可见性如何呢：
　　如图可见，全天可用的仰角在10°以上的北斗卫星至少有8颗，谁说星少来着？
　　对比现在GNSS俱乐部“一哥”GPS，在此地的卫星可见性：
　　是不是发现可见卫星数还不如北斗多？感觉是不是可以搞个诸如“GPS在中国被北斗完败”的大新闻……
　　当然，盲目自大也是不可取的，总有一些北斗各种“秒杀GPS”的假新闻，对于民众认识北斗只有坏处没有好处。除了使用自己导航系统的安全性以外，GNSS俱乐部四家谁也秒杀不了谁好吗，前不久中美都签了《北斗与GPS信号兼容与互操作联合声明》，互为备份多和谐……
　　刚才说到北斗卫星数多，但是定位不能只看星数，吃星座设置的亏，这里收到的北斗GEO仰角太低，几何分布不佳，所以精度因子要差：
　　北斗几何精度因子最大达到6.0而且波动较大，相比来说GPS的最大也就4.4：
　　这是因为北斗GEO卫星悬在赤道上方，在这里收到的仰角都不足30°，IGSO卫星轨道倾角55°，走到这也就到了“8”字型轨迹的头了，所以1、4象限大部分区域基本就没什么星，这些因素加起来，导致北斗的DOP值较大，不过满足10m精度还是没啥问题的。
　　所以你要非说在这里北斗不如GPS是可以勉强接受的，当然随着三代组网，这点差距很快就没了，多发几颗MEO就好了……下边是该地GPS的卫星轨迹分布：
　　接下来，咱在中国南方随便选个点：北纬26.6940°，东经109.9688°，这坐标目测是在湖南，这里北斗卫星可见性如何呢：
　　最少也有十颗星可见，再看看GPS的：
　　还是老样子，南北差别不大，重点是DOP值，可以一战否？北斗的DOP值如下：
　　最大不超过3.4，再看看GPS的：
　　可以忽略特别高的那点，基本还是在4.4以内，但是明显北斗的更平滑！
　　之所以能够在全天各时段保持较好的位置分布，是因为在此可以稳定的接收到北斗GEO卫星和IGSO卫星信号，MEO卫星只占少数，而非像GPS全由MEO组成，随着时间变化会不断地更换参与定位的卫星，而北斗则少了在更换定位卫星的过程中带来的计算结果跳变和低仰角时大量误差的引入，卫星仰角越低时信号穿过的大气越多，所引入的误差也就越多，同时信号衰落也越多，受多径等因素的影响也越大。
　　在这里北斗的GEO卫星全天可视，IGSO卫星半程以上可视，而MEO卫星不在一个地方呆着，就是绕着地球转它们自己的圈圈，因此它们会不断地、一颗颗地重复从低仰角进入视野范围，升到一定高度，再降低仰角离开视野范围的循环过程。
　　综合这些因素后从定位精度上来看，北斗肯定是不比GPS差的。总体来看，在目前北斗二代服务区域内，北斗的全天可视星数超过GPS，在星座分布上大部分区域也优于GPS，但考虑到原子钟精度差异和中高纬度星座分布等问题，说北斗与GPS不相上下还是靠谱的，也是符合实际测量结果的。但是现在三代组网建设正在进行中，北斗卫星数正稳定增加，而且最关键的原子钟问题在三代上也解决了，到那时候咱就不用谦虚了！
　　谁说北斗不能独立定位？
　　然而又有人怼我了：“GPS才是定位的主力，你家北斗只是用来给GPS凑数的，自己没有独立定位的能力，没了GPS你家北斗啥也不是。”等等你这说的是QZSS吧，不能独立使用国家花钱搞这个干嘛？
　　道理很显然，但是证明起来并不简单，为啥？对于手机来说卫星接收通道硬件是客观存在的，除非对外开放了芯片的底层控制指令，所谓“关GPS”并不是真正的关闭接收通道，只是不采信GPS定位结果，不能完全的确保要求验证的“北斗能否独立定位”，毕竟芯片的底层算法不可控啊，万一设计导航芯片的人非要偷摸的用GPS引导怎么办？
　　证明方法就是借助一种特种微波暗室——GNSS测试暗室！
　　GNSS测试暗室的原理与普通的微波暗室相似，都是屏蔽外边的电磁波信号，暗室里发射的信号照到墙上不会有反射，只是重点防护的频段不同。相比于测试雷达或者大型阵列天线的微波暗室，GNSS测试暗室净区不用太大，因为GNSS接收机尺寸都不大，最重要的区别就是，GNSS导航信号模拟器，及成套测试评估系统，有了这套东西可以模拟地球上任意一点天空的GNSS卫星情况，想发什么信号就发什么信号，想发哪个位置就发哪的，想动就动，想停就停，并且能够对被测设备的定位结果进行评估，给出权威的精度测试结果。
　　在暗室里可以保证只能收到北斗卫星信号，功率也是标校到与露天相一致的，能够排除所有不可控因素，如果在这种情况下还能定位，那就可以证明该手机确有“北斗独立定位”之能力。结果如何呢：
　　当然是没什么悬念的啦：
　　收到十颗卫星全是北斗，9颗参与定位，没有GPS，没有可以辅助的，北斗卫星真的“独立定位”了。北斗志在全球， 2020年北斗三代组网完成后，在这个星球上任意一个点，我们都可以依靠北斗独立完成定位。
　　出品：科普中国
　　制作：董工
　　监制：中国科学院计算机网络信息中心[责任编辑:战钊]
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手机的GPS信号太弱怎么办？我这里有一个好方法
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本帖最后由 dboy99 于
09:07 编辑
手机的GPS信号弱很大程度上是因为天线的信噪比太低，可以通过加大天线接受面积的方法加强信号
手机的GPS天线大多都设在机背靠听筒一端，找到GPS天线位置后就在紧贴天线的背盖上粘一条铜贴纸，贴纸一部分跟GPS天线紧贴，另一部分向外伸出去形成GPS辅助天线
在我的佳域G3手机上测试了一下，加天线之后搜到的GPS信号在35左右，比原先只有15左右的信号好了很多，基本能实现秒定
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08:52 上传
右边很长的那根就是GPS加强天线，左边那根是加强wifi用的
IMG_346.jpg (174.94 KB, 下载次数: 2010)
09:04 上传
当不用GPS的时候可以将天线反折并粘在后盖上，不用拆机，也不会影响日常使用
觉得不错的请帮我顶顶啊
楼主动手能力不错啊
呵呵,,,,,,有才{:soso_e100:}
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手机gps信号什么时候最强，白天还是晚上？？
09-09-16 &匿名提问
白天和晚上信号没有区别。如何选购车载GPS自更换了新车后，用车心气儿大增，对新车的投入不断的加大（封塑、封釉、止回器、内饰等等），近来又瞄上了车载GPS导航仪，（我的一个朋友新浪网上大名顶顶的“孤车游侠”自打用了GPS驾车出游时再写路书就直接对着GPS口述，回来后稍作整理即可。每次聚会都大谈GPS之妙处，大大地勾起了我的购买欲望）现将在网上搜到了有关车载GPS的一些心得发上来，供有意选购车载GPS的车友共享。肚子、面子与嗓子！买GPS掌握小技巧：“就车载GPS来说，我还是喜欢用PDA型的。不过在我们宝狮会（标致车友会），各种类型的GPS都有，从目前装备数量看，可能PDA的更多一些，除此之外就是PND等专用的GPS设备比较多。”标致宝狮车友会会长——“疯子”对我说。    像疯子这样为爱车装备GPS的车友，在宝狮会有好几十个。笔者本人也是宝狮会的一员。每次聚会，我们总是会携带数台GPS。从目前会里的装备来看，的确如疯子所言，使用PDA型的GPS的人较多，大约有十多个。单独购买GPS蓝牙适配器配合手机的用户也不少，而且均为智能手机的用户。还有一些是使用的专用的PND设备。    “PDA型的GPS最大的好处有两个，一个是屏幕大，声音也还不错，另外一个重要原因是PDA一般都采用微软的WindowsMobile操作系统，除了使用GPS，安装诸如汽车保养之类的软件很方便，一机多用。但我们车友会的车友们最大的困惑在于究竟什么样的产品适合他们，如何实地选购GPS。如果你们有这方面的经验，不妨告诉宝狮会的朋友们。”   GPS肚子里，重要的不光是芯片    在宝狮会的QQ群，只要谈及GPS，第一问题肯定是关于地图，至于GPS使用什么芯片，做工怎么样，那就很少有人关心了。“现在市面上卖的GPS不都是SIRF III芯片么？这有什么区别？我看地图是第一重要因素。”一位叫苯苯的车友对笔者说。事实上是这样吗？不尽然。据悉，除了美国瑟孚这家全球最大的GPS卫星接收芯片厂商以外，能够生产卫星接收芯片的厂商还有很多，如Analog Devices、飞利浦、高通、英飞凌、索尼、意法半导体、Trimble(天宝)、Atmel、SiGe等等。在这些厂商里，SIRF的地位就如同电脑领域的英特尔一家独大。国内销售的大部分GPS基于SIRF III芯片，但也有相当一部分采用的是其他解决方案，如TI(德州仪器)2005年推出的90nm的GPS5300 NaviLink 4.0单芯片，采用TIDRP技术，可以和各种智能手机与PDA结合，成本低，效果也比较出色。    尽管GPS卫星芯片是整机的核心部分，但GPS肚子里的其他器官和神经系统，也对整机效果起到决定性作用。为什么同样采用SIRF III，有的GPS信号强，有的却很弱呢？Delstar 德力士总经理李武军对《数字时代》说：“天空的云层厚度对卫星信号有影响，天空晴朗时通常卫星信号较好。我们的GPS接收状况较好，在阴雨可照常使用，在汽车中使用不需要配室外天线。需要注意的是有些高档小车采用了加铅防辐射玻璃，会衰减卫星信号，影响接收，需要打开顶窗的内层挡板。”    的确，驾车行驶的路况和天气状况是非常复杂的，GPS信号的优化设计将决定GPS的实用性到底如何。我们曾经测试过不少机器在厚云层、下雨和立交桥下信号衰减较大，失去导航功能。对此困惑，新科GPS产品经理王晓旦指出，GPS厂商除了使用高灵敏度GPS卫星接收芯片和天线，还需辅以高效的软件应用，就可以保证GPS尽量不受天气的影响，并确保稳定的导航精度。（说道导航精度据“孤车游侠”介绍，还取决天上的卫星的开放精度，现在美国已将导航卫星的精度由原来的5%调整到了3%，所以现在车子在2.3环上时，不会再出现GPS总是需要车主确认主路还是辅路了。但是，一旦发生了战争，美国将卫星的精度调整到10%，后果是所有使用其卫星的导航仪器全部出现漂移，即引导的位置出现偏差。所以我国自主发射的卫星系统就是为了应付将来可能发生的后果，但我们自己的卫星导航系统在精度和软件上及卫星覆盖范围上仍比不过美国。）
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