卫星导航定位系统工作原理

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1、卫星导航定位系统工作原理一一摘自"位置网站以T足如何GPS工作的五个逻辑步骤：1.全球定位系统的基础足三角测景2.为了进行三角计算，GPS接收机利用电磁波电信号的传播时间计兑距离。3.为丫测虽电磁波信兮传播时间，全球定位系统耑要冇非常精确的时间系统，设计者们使用了一些技巧实现了这种设计。4.除了距离，我们还需要知道卫星在人空巾的位置。5.最后，你必须修正信号通过人气层吋引起的任何延迟。我们将在接K來的5个章节中详细讲解以上毎一点。卫星导航定位系统工作原理知识导航1.三角测墩。2.距离测:S。3.获

2、取精确的吋间。4.卫星的位置。5.误差改正。1三角测量我们用的足“三角测这里很不严谨的，因为它足一个词大多数人可以理解，侃是纯粹主义者也不会要求什么全球定位系统是“三角测景”，因为没有涉及的角度。似这里的确足“三边”。利用三角形几何学知识可知，测边是确定对象相对位置的一种方法。整个令球定位系统的构思是利用远仵太令的卫星作为参考点为地球上的位置定位，它看起来上似乎是不可能的，何是它的的确确是正确的，通过我们非常、非常精确地测fl•出到三颗卫星的距离，就可以计算出我们在地球上任何的位置。我们的接收机是

3、如何计算出这个距离的。我们将稍后讲解。首先考虑如何利用到三颗卫星的距离准确的找到你的位置。几何学上的创意：步骤一：假设我们测量到我们到卫虽的距离是11，000英里。我们可能的位置是一个是以这个卫星为中心，半径为11,000英里球而上。步骤二：下一歩，我们假设测景出我们距第二颗P.S的3Li离为12,000英里。这告诉我们，我们不仅在第一球，我们也在以第二颗卫星屮心半径为12,000英里的球面上。或者换句话说，我们的处在这两个球而相交的一个圆上。oftwosphericalrange2Possibl

4、ePositions步骤三：如果我们观测到第三颗卫星，并ft测g到此P.星的距离为13,000英川.，这样我们又缩小了我们位置的可能性——第三个球与第二少屮产生的圆的交集将为两个点。这样，通过在太空中三颗卫星，我们可以将我们位®的可能性缩小到两点。PossiblePositionsTwopointyattheintersectionofthreesphericalranges要决定哪一个是我们真正的位置，我们可以进行第叫次测景。但通常这两个点之一是一个不可能的答案（或者距离地球太远，或以不付能的速

5、度在移动），所以可以不耑要经过第四次测量即可判断我最终的点。在K一节“距离测量”中，我们将看到系统如何测量到卫星的距离。知识点：1.通过测量到卫星距离计算位置。2.数学上，我们需要求得到四个卫星的距离以确定确切位罝。3.如果我们祀绝荒谬的答案或使用艽他手段，三个距离就已经足够了。4.进行第四个距离的测带足出丁•个技术原因的考虑，耑要以后加以讨论。2距离测量我们看到在上一节中看到至少要利用3颗卫星冰能计算出位置。数学上的创意：从某种意义上说，整个事情归结为那些“速度乘以吋间等于距离”的数学问题，和我

6、们在高屮一样，比如：“如果一辆车以每小时60英里的速度行驶两小时，它旅行了多远？”速度（60英里）x吋间（2小吋）=距离（120英里）在全球定位系统重，我们衡量的足一个无线电信号，速度将足光的速度，或人约每秒186,000英里。问题的关键在于判断“旅行的时间”。吋M是比较棘手的M题，我们需要精确的时钟来衡量卫星信号传播到接收器所花费的时间。时间是比较棘手的问题，我们需要精确的时钟来衡朵卫星信号传播到接收机所花费的时I'uJ。首先，时间非常的短。如果卫星在呔顶，传播的时间大约是0.06秒一样糾暂的尔

7、西。因此,我们将需要一些真正精确的时钟。我们将很快谈论这些。其次，假设我们有精确的时钟，我们怎么衡景的信号传播的时闽呢？为了解释它，让我们使用一个愚蠢的比喻：假设右一个办法让卫星和接收机在屮亇12时正准时同时播放“国歌”。如果声音可以从太空传到我们这里（这当然是荒谬的），然后在接收机端，我们会听到两个版本的国歌：一个从我们的接收机传过來和一个从卫星传过来。这W个版本足不同步的。从卫星传來的版本将会有一个小小的延迟，因为它不得不穿越超过11,000英里的距离。如果我们想看看从R星传來的版本究竟延迟了

8、多长吋间，我们可以先推迟接收机的版本，直到他们进入完美的同步播放。我们回凋接收机版木的吋间是就等于卫星版本W歌传播的吋间。所以，当我们用这个时间乘以光速时，OK,我们就得到了接收机到卫星的距离。卫星和接收机使用的是一种叫做“伪随机码“的数据。这基本上是全球定位系统如何工作的。知识点1.测蛍到卫星的距离是通过测蛍无线电信号从卫星到达我们所川的时阆获得的。2.为了进行这样的测燉我们假设：我们的卫S和接收器都作完令相同的时M产生相同的伪随机码。3.通过比较到达接收器的llffi的伪随机码