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阿克苏新疆GPS定位基本原理是什么?

来源:http://aks.xjhcyb.com/news820105.html时间:2022-6-9 15:38:00

阿克苏新疆GPS定位基本原理是什么?

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现在,gps定位逐渐用于商业,例如车载定位等,主要用途是防止车被盗。装了gps定位监控体系,不管车在哪里你都能找到,现现新疆阿克苏GPS在小偷都不会偷盗带有监控的车子了,十分安全高效。那么,gps定位原理是什么呢?下面,小编详细说说。



 

  GPS定位,实际上便是经过四颗已知方位的卫星来确认GPS接收器的方位。
如上图所示,图中的GPS接收器为当时要确认方位的设备,卫星1、2、3、4为本次定位要用到的四颗卫星:
· Position1、Position2、Position3、Position4分别为四颗卫星的当时方位(空间坐标),已知
· d1、d2、d3、d4分别为四颗卫星到要定位的GPS接收器的间隔,已知
· Location 为要定位的卫星接收器的方位,待求
那么定位的进程,简单来讲便是经过一个函数GetLocation(),从已知的[Position1,d1]、[Position2,d2]、[Position3,d3]、[Position4,d4]四对数据中求出Location的值。
Location=GetLocation([Position1,d1],[Position2,d2],[Position3,d3],[Position4,d4]);
为什么必需要4对参数呢?那下面咱们就来一同探求一下。
实际上,运转于宇宙空间的GPS卫星,每一个都在时间不停地新疆GPS经过卫星信号向全世界播送自己的当时方位坐标信息。任何一个GPS接收器都能够经过天线很轻松地接收到这些信息,并且能够读懂这些信息(这其实也是每一个GPS芯片的中心功用之一)。这便是这些方位信息的来历。

咱们现已知道每一个GPS卫星都在不辞辛劳地播送自己的方位,那么在发送方位信息的一同,也会附加上该数据包宣告时的时间戳。GPS接收器收到数据包后,用当时时间(当时时间当然只能由GPS接收器自己来确认了)减去时间戳上的时间,便是数据包在空中传输所用的时间了。
知道了数据包在空中的传输时间,那么乘上他的传输速度,便是数据包在空中传输的间隔,也便是该卫星到GPS接收器的间隔了。数据包是经过无线电波传送的,那么抱负速度便是光速c,把传播时间记为Ti的话,用公式表明便是:
di=c*Ti(i=1,2,3,4);
这便是di(i=1,2,3,4)的来历了。
这个函数是我为了说明问题而虚构的,事实上未必存在,可是一定存在这样类似的运算逻辑。这些运算逻辑能够由软件来实现,可是事实上或许大都是由硬件芯片来完结的(这或许也是每一个GPS芯片的中心功用之一)。
根据立体几何常识,三维空间中,三对[Positioni,di]这样的数据就能够确认一个点了(实际上或许是两个,但咱们能够经过逻辑判断舍去一个),为什么这儿需要四对新疆GPS呢?抱负情况下,的确三对就够了,也便是说抱负情况下只需要三颗卫星就能够实现GPS定位。可是事实上,必需要四颗。

因为根据上面的公式,di是经过c*Ti计算出来的,而咱们知道c值是很大的(抱负速度即光速),那么关于时间Ti而言,一个极小的差错都会被放大很多倍从而导致整个成果无效。也便是说,在GPS定位中,对时间的精度要求是极高的。GPS卫星上是用銫原子钟来计时的,可是咱们不或许为每一个GPS接收器也配一个銫原子钟,因为一个銫原子钟的价格或许现已超过了这个GPS设备再加上运用GPS的这辆贵重汽车的价格。
一同,因为速度c也会受到空中电离层的影响,因此也会有差错;再者,GPS卫星播送的自己的方位也或许会有差错。其他等等一些因素也会影响数据的精确度。
总之,数据是存在差错的。这些差错或许导致定位精确度下降,也或许直接导致定位无效。GetLocation(函数)中多用了一组数据,正是为了来校正差错。至于详细的细节,咱们就不用关怀了,咱们只要知道,多用一组数据,就能够经过一些巧妙的算法,消除或减小差错,确保定位有用。这便是GetLocation()函数必须用四组数据的原因,也便是为什么必须有四颗卫星才干定位的原因。
前面说在进行方位计算时都是用的空间坐标方式表明,可是对GPS设备及应用程序而言,通常需要用的是一个[经度,纬度,高度]这样的方位信息。那么咱们能够想象,在GetLocation()函数回来方位成果前,或许会进行一个从空间坐标方式到经纬度方式的转化,咱们不妨假设存在一个Convert(经纬度,空间坐标)这样的函数来进行这个转化。
实际上上面所说的仅仅定位原理中的其间一种,称为单点定位,或肯定定位。便是经过仅有的一个GPS接收器来确认方位。
目前定位精度高的是差分定位,或称相对定位。便是经过增加一个参考GPS接收器来进步定位精度。
上面咱们现已环绕一个虚拟的GetLocation()函数基本搞清楚了GPS定位的基本数学模型,关于编程而言,知道这些就足够了(其实不知道也不影响编程)。假如好奇心还没满意的话,咱们持续了解一些GPS相关的布景常识。
GPS(Global Position System,全球定位体系),全称为NAVSTAR GPS(NAVigation Satellite Timing And Ranging Global Position System,导航星测时与测距全球定位体系)。GPS是一个由美国国防部开发的空基全天侯导航体系,它用以满意军方在地面或近地空间内获取在一个通用参照系中的方位、速度和时间信息的要求。
1957年10月第一颗人造地球卫星SputnikⅠ发射成功,空基导航定位由此开始1958年开始规划NNSS-TRANSIT,即子午卫星体系; 1964年该体系正式运转; 1967年该体系解密以供民用。1973年,美国国防部批准研制GPS; 1991年海湾战争中,GPS初次大规模用于实战; 1994年,GPS悉数建成投入运用; 2000年,克林顿宣告,GPS撤销施行SA(对民用GPS精度的一种人为约束策略)。
两种GPS服务: SPS--规范定位服务,民用,精度约为100M; PPS--精密定位服务,军用和得到特许的民间用户运用,精度高达10M.
两种约束民用定位精度的办法(确保国家利益不受损害): SA--挑选可用性,认为下降普通用户的测量精度,约束水平定位精度100M,笔直157M(已于2005年5月1日撤销); AS--反电子诈骗。GLONASS(全球轨迹导航卫星体系),前苏联Galileo-ENSS(欧洲导航卫星体系,即伽利略计划),欧盟北斗导航体系,中国
GPS体系=空间部分+操控部分+用户部分
1.空间部分
GPS空间部分主要由24颗GPS卫星构成,其间21颗作业卫星,3颗备用卫星。24颗卫星运转在6个轨迹平面上,运转周期为12个小时。确保在任一时间、任一地址高度角15度以上都能够观测到4颗以上的卫星。
主要效果:发送用于导航定位的卫星信号。
构成:24颗卫星=21颗作业卫星+3颗备用卫星
2.操控部分
GPS操控部分由1个主控站,5个检测站和3个注入站组成。
组成:GPS操控部分=主控站(1个)+监测站(5个)+注入站(3个)
效果:监测和操控卫星运转,编算卫星星历(导航电文),坚持体系时间。
主控站:从各个监控站搜集卫星数据,计算出卫星的星历和时钟批改参数等,并经过注入站注入卫星;向卫星发布指令,操控卫星,当卫星出现故障时,调度备用卫星。
监控站:接收卫星信号,检测卫星运转状况,搜集气候数据,并将这些信息传送给主控站。
注入站:将主控站计算的卫星星历及时钟批改参数等注入卫星。
散布情况:
· 主控站:坐落美国科罗拉多州(Calorado)的法尔孔(Falcon)空军基地。
· 注入站:阿松森群岛(Ascendion),大西洋;迭戈加西亚(Diego Garcia),印度洋;卡瓦加兰(Kwajalein),东太平洋。
· 监控站:1个与主新疆GPS控站在一同;3个与注入站在一同;别的一个在夏威夷(Hawaii),西太平洋。

3.用户部分
GPS用户设备部分包含GPS接收器及相关设备。GPS接收器主要由GPS芯片构成。
如车载、船载GPS导航仪,内置GPS功用的移动设备,GPS测绘设备等都归于GPS用户设备。
组成:主要为GPS接收器
效果:接收、跟踪、改换和测量GPS信号的设备,GPS体系的消费者

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