GPS定位基本原理
分類：衛(wèi)星技術(shù)
發(fā)布時(shí)間：2017年04月25日
所謂定位，即是要求解某物體在三維空間下的坐標(biāo)值（如x-y-z），而GPS定位原理主要是透過測距及空間后方交會(huì)法來達(dá)成。依前所述，每個(gè)GPS衛(wèi)星會(huì)向地面使用者發(fā)送訊號(hào)，這些訊號(hào)主要是用來計(jì)算該衛(wèi)星至使用者接收器之間的距離，該距離是衛(wèi)星坐標(biāo)（已知）與接收器坐標(biāo)（未知）的函式。
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假若接收器能夠接收到三個(gè)以上的衛(wèi)星訊號(hào)（），則可以組成三條如上之測距方程式，進(jìn)而解得其中代表接收器位置的三個(gè)未知參數(shù)（）。然而在實(shí)務(wù)上，因?yàn)榻邮掌髋c衛(wèi)星系統(tǒng)間存在時(shí)間的系統(tǒng)性誤差，因此常將此時(shí)間誤差值當(dāng)作第四個(gè)未知參數(shù)，換言之，必須接收到四個(gè)以上的衛(wèi)星訊號(hào)才能完成精確的定位解算。
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為了能夠提供全球使用者不間斷定位服務(wù)，因此GPS系統(tǒng)作了特別的設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)包含至少24個(gè)衛(wèi)星，均勻的分佈在六個(gè)軌道平面上，其軌道傾角約55度，地面高度約2萬公里，如此的設(shè)計(jì)就是為了確保在地表上的任一地方、任一時(shí)刻，使用者均能接收到至少4個(gè)以上的衛(wèi)星訊號(hào)，以達(dá)到定位解算時(shí)所需的最小觀測數(shù)量。
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由于GPS定位是主要靠測距來達(dá)成，因此測距精度成為影響定位品質(zhì)的關(guān)鍵要素之一，目前接受器對(duì)于距離解算方式主要分為兩種：電碼測距及載波相位測距，前者解算容易，但精度較差（約數(shù)公尺至數(shù)十公尺），但所需成本也較低，適用于一般定位精度需求較低的應(yīng)用（如車用導(dǎo)航或手機(jī)定位），而后者所需的設(shè)備及解算程序均較復(fù)雜，成本也較高（動(dòng)輒數(shù)十萬元），但可以達(dá)到公分以下的精度等級(jí)，因此適用于較高精度需求的作業(yè)上（如控制測量或工程測量等）。
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