GPS定位基本原理

发表时间:
2017-04-25 16:13:33
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GPS定位基本原理

  所谓定位,即是要求解某物体在三维空间下的坐标值(如x-y-z),而GPS定位原理主要是透过测距及空间后方交会法来达成。依前所述,每个GPS卫星会向地面使用者发送讯号,这些讯号主要是用来计算该卫星至使用者接收器之间的距离,该距离是卫星坐标(已知)与接收器坐标(未知)的函式。
 
  假若接收器能够接收到三个以上的卫星讯号(),则可以组成三条如上之测距方程式,进而解得其中代表接收器位置的三个未知参数()。然而在实务上,因为接收器与卫星系统间存在时间的系统性误差,因此常将此时间误差值当作第四个未知参数,换言之,必须接收到四个以上的卫星讯号才能完成精确的定位解算。
 
  为了能够提供全球使用者不间断定位服务,因此GPS系统作了特别的设计,该系统包含至少24个卫星,均匀的分佈在六个轨道平面上,其轨道倾角约55度,地面高度约2万公里,如此的设计就是为了确保在地表上的任一地方、任一时刻,使用者均能接收到至少4个以上的卫星讯号,以达到定位解算时所需的最小观测数量。
 
  由于GPS定位是主要靠测距来达成,因此测距精度成为影响定位品质的关键要素之一,目前接受器对于距离解算方式主要分为两种:电码测距及载波相位测距,前者解算容易,但精度较差(约数公尺至数十公尺),但所需成本也较低,适用于一般定位精度需求较低的应用(如车用导航或手机定位),而后者所需的设备及解算程序均较复杂,成本也较高(动辄数十万元),但可以达到公分以下的精度等级,因此适用于较高精度需求的作业上(如控制测量或工程测量等)。

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