技術方案
心中有數 簡述GPS導航設備的定位原理
發布:西安威鴻數碼科技有限公司 瀏覽:671 時間:2015/4/2 17:03:52
  對于,我們總是談及色變——多么高深的技術啊。或許你正打算購買這樣一款設備,又或者你已經是它的忠實fans,如果不通曉一些定位原理多少顯得有些遺憾。雖然這套系統結構復雜,原理也囊括很多方面的知識,不過只講些皮毛上的東西理解起來并不困難。

利用“三點”確定位置
    舉個例子說吧,已知一個星巴克的位置和一個肯德基的所在,告訴你必勝客離星巴克300米、肯德基離它400米。那么你可否知道要找的必勝客餐廳的位置?

万炮捕鱼     YUSHI,WOHUISOUSUO300MIYIJI400MICHUDECANTING,ZHAOCHUTAMENDEJIAOHUIDIAN,YUSHIQUEDINGYAOQUDEWEIZHI。QISHI,GENBENBUYONGQUXIANGSHANGXUEDESHIHOUSUOXUEDESHENMERUHECAINENGQUEDINGYIGESANJIAOXINGDENEIXIELILUN,DANSHIKAOWOMENDUISHENGHUOZHONGSHIWUDELIJIEDUOSHAOYENENGTIHUIXIE“DINGDIAN”DEAOMI。

万炮捕鱼     WEIXINGDINGWEIYESHIYIYANGDEDAOLI,ZHIBUGUOSANWEIKONGJIANDEJISUANYUANBIERWEIYAOFUZADEDUO,YINERZHISHAOXUYAOZHIDAO3KEWEIXINGDEWEIZHI,ZAIJINXINGDINGWEIJISUAN。ERQIEYOUYUDIQIUSHIGEBUGUIZEDETUOYUANTI,QIBIAOMIANXINGTAIYEJIWEIBUGUIZE,YINWEIHUANXUYAOPEIHEYIXIEJIANDANDEDILIZHISHI,PAICHUDIAOBUHELIDEWEIZHI,CONGERQUEDINGWOMENDESHIJIWEIZHI。


圖為:衛星的角度“看”地球

衛星位置怎樣確定?
    要確定衛星隨處的正確位置,首先要保證衛星在為其安排的軌道上運行。這就需要我們優化設計衛星的運行軌道,并且要求監測站通過各種手段聯系不斷的監測衛星的運行狀態,再將控制指令適時發送給衛星。這樣,將正確的運行軌跡編成星歷,注入到衛星之后,再由它發送給GPS接收機。正確接收每個衛星的星歷,就可確知衛星的準確位置。

万炮捕鱼 ZHEGEWENTIJIEJUELE,JIEXIALAIJIUYAOJIEJUEZHUNQUECEDINGWOMENDAOWEIXINGDEJULI。WEIXINGSHIYUANZAIDIQIUSHANGCENGKONGJIAN,YOUSHICHUZAIYUNDONGZHIZHONG,WOMENBUKENENGXIANGZAIDISHANGLIANGDONGXINEIYANGYONGCHIZILAILIANG,NEIMEYOUSHIRUHELAIZUODENI?

距離如何成為已知?
万炮捕鱼    剛剛說到,我們將距離當作已知,而這項數據是從何而知的呢?只是一個再簡單不過的數學公式而已:時間×速度=距離。這里的速度也很容易找到定值,我們從物理學中知道,電波傳播的速度是每秒鐘三十萬公里,所以要想知道距離也就意味著只需坐著數準時間了。

精確的時間該如何確定?

    每秒三十萬公里的傳播速度,也就等于說萬分之一秒的誤差會帶來30公里的誤差!于是精確的時間是精準定位的必然因素。

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    而另一個要解決的問題則是測量問題。要想做到百米以內的定位誤差,首先時間誤差要保持在3×10-6万炮捕鱼秒以內,這還是在其他誤差因素都不考慮時最寬泛的估計。可想而知其精細程度,于是利用的技術也相當的多,我們只有知道定位準先要時間準也就夠了。


圖為:GPS衛星

影響GPS技術的三種誤差
    在GPS定位過程中,存在三部分誤差:
    一. 是對每一個用戶接收機所共有的,例如:衛星鐘誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等;
    二. 不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差;
    三. 各用戶接收機所固有的誤差,例如內部噪聲、通道延遲、多徑效應等。

    DIYIBUFENWUCHATONGGUOLIYONGCHAFENJISHUKEYIWANQUANXIAOCHU;DIERBUFENWUCHADABUFENYEKEYILIYONGZHEXIANGJISHUXIAOCHU,ZHEHEJIZHUNJIESHOUJIZHIYONGHUJIESHOUJIDEJULIYOUGUAN;ERDISANBUFENWUCHAZEWUFAXIAOCHU,ZHINENGKAOTIGAOGPSJIESHOUJIBENSHENDEJISHUZHIBIAO。

差分技術又是何物?
    上面提到了差分技術,其實也并不復雜。如果我們知道車子往右偏了,那么誰都知道稍稍的向左調整一些。差分技術也是同樣的道理。
    電離層、對流層的影響不是會產生誤差嗎?我們首先確定一些已知點的信息,如果已知點和被測點距離足夠近,那么可以認為它們受到的那些影響基本是相似的。這樣,計算過程中將它作為參照,來確定應該將GPS計算的結果“左調”還是“右調”一些,從而得出更精確的定位。

最后總結一下以上理論,可知GPS定位其實分為四步:
    第一步:確定時間基準,并記錄準確時間(光從衛星到被測點的時間);
    第二步:算出衛星-被測點間距離;
    第三步:利用“三點”定位;
    第四步:數據修正。
    再來看GPS定位,是不是有種不過如此的感覺?畢竟我們只是淺談它的原理嘛,實際上衛星定位的原理是一個相當龐大的理論體系,但是作為關注者,或者使用者知道這些也就足夠了吧。想象懂了之后再用手里的GPS,會不會也別有滋味呢?不妨趕快體驗一把。

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