GPS怎么定位的?定位原理通俗点

发布网友发布时间：2024-09-17 02:40

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热心网友时间：2024-09-17 15:46

1. GPS定位依靠24颗卫星在距地面约12000公里的轨道上运行，每颗卫星都以约12小时的周期绕地球转动，确保任何地点在任何时间都能接收到至少4颗卫星的信号。
2. 接收机接收到的卫星信号会被用来计算卫星到接收机的距离，利用三维空间中的距离公式，配合至少3颗卫星的信号，可以确立一个接收点的三维坐标（X, Y, Z）。
3. 考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的差异，实际上需要解算四个未知数，包括钟差，因此引入第四颗卫星来构成四个方程式，进一步求解得到观测点的确切位置。
4. 实际应用中，接收机通常能够锁定更多卫星，此时，接收机会根据卫星星座的分布将它们分成若干组，每组四颗卫星，通过算法选择误差最小的一组来进行定位，这有助于提高定位的精度。
5. 然而，由于卫星轨道的微小误差、卫星时钟的不准确性、大气层和对流层对信号的影响，民用GPS的定位精度通常只有大约10米。
6. 为了提升定位的精确度，差分GPS（DGPS）技术被广泛采用。这种技术通过建立基准站来进行GPS观测，并将观测值与已知的精确基准站坐标进行比较，计算出修正值，并通过无线电或其他方式对外发布。
7. 接收机接收到这些修正值后，会将它们与自身的观测值进行对比，从而消减大部分误差，获得更准确的定位结果。实验证明，采用差分GPS，定位精度可以达到5米。
8. GPS模块是GPS信号接收设备的俗称，它可以无线（蓝牙）或有线连接至电脑或手机，并将接收到的GPS信号传递给设备中的GPS软件进行处理。
9. GPS模块像一个“收音机”一样接收和解码来自卫星的1575.42MHz的C/A码信号，并不自行发射信号，它属于一种被动定位设备。
10. GPS模块的应用关键在于串口通信协议的制定，也就是模块的相关输入输出协议格式，其中包括数据类型和信息格式，如二进制信息和NMEA（全国海洋电子协会）数据信息。
11. 通过计算与每个卫星之间的伪距离，GPS模块采用距离交会法来确定接收机的位置，包括经度、纬度、高度和时间修正量这四个参数，特点是定位速度快，但初始误差较大。
12. 初次定位至少需要4颗卫星参与计算，这种情况下称为3D定位。如果只有3颗卫星参与，可以实现2D定位，但定位精度会下降。
13. GPS模块通过串行通信口不断输出NMEA格式的定位信息及辅助信息，这些信息可供接收者选择并应用于他们的需求中。