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GPS定位精度高吗,为什么最少需要4颗卫星?

  • 分类:常见问题
  • 作者:司南导航GNSS
  • 来源:网络
  • 发布时间:2021-05-12 18:09
  • 访问量:

【概要描述】GPS是全球卫星定位系统的简称(Global Positioning System)。卫星导航是GPS系统一个应用范例,导航应用十分普及,小至手机电子地图,大至汽车、轮船、飞机,更高级的像导弹、火箭、宇宙探索,都有极其广泛的应用。

GPS定位精度高吗,为什么最少需要4颗卫星?

【概要描述】GPS是全球卫星定位系统的简称(Global Positioning System)。卫星导航是GPS系统一个应用范例,导航应用十分普及,小至手机电子地图,大至汽车、轮船、飞机,更高级的像导弹、火箭、宇宙探索,都有极其广泛的应用。

  • 分类:常见问题
  • 作者:司南导航GNSS
  • 来源:网络
  • 发布时间:2021-05-12 18:09
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  司南导航:GPS是全球卫星定位系统的简称(Global Positioning System)。卫星导航是GPS系统一个应用范例,导航应用十分普及,小至手机电子地图,大至汽车、轮船、飞机,更高级的像导弹、火箭、宇宙探索,都有极其广泛的应用。

  GPS是个高大上的时髦名词,从民用的角度出发,了解其基本原理,丰富自己的知识,很有必要。定位问题,通俗地说就是个确定物体空间位置的问题。有过九年义务教育的人们都知道,确定位置就是在三个互相垂直坐标轴的坐标系下,描述位置的方法。

  以地面上行驶的汽车为例。通常需要确定,汽车的经度、纬度和海拔高度,甚至汽车的行驶速度。定位就是利用GPS卫星的位置信息来确定汽车位置。有了汽车的位置,其他的速度问题就迎刃而解了。

  我们知道,地面物体的三维坐标有三个坐标参数,即经度(λ)、纬度(φ)、高度(h)。三个未知参数,只需要知道3颗卫星即时到地面确定地点所接收的位置信息,就可以列出闭合方程组求解出该点的三维坐标了。可是,我们依靠电磁波的信号通信方式,来获得卫星与地面的位置信息。卫星与地面物体的距离是,电磁波传播到地面物体的时间差乘以信号的传播速度而得到的。其中,信号的空中传播速度,接近于真空中的光速(30万千米/秒),速度极高。因此,对时间差的计算就要求非常精确,稍有不慎,差之毫厘谬以千里,则卫星与地面的距离计算偏差就会很大,导致计算位置与实际位置偏差很大,通俗说就是位置精度很差。影响时间差计算精度的因素很多,比如:设备器件性能、信号传输介质性质、海拔高度、天气、风速等。其中,设备器件影响最大,也最具有确定性。比如卫星上计时采用的铯原子钟,精度很高,连续走时1500万年,累积误差小于1秒。GPS接收机一般采用石英振荡计时系统,精度一般,与卫星计时系统精度相比差距巨大。因此要设法提高时差的计算精度,解决两个系统存在的时间同步误差,把这种误差也作为一个未知参数。由数学原理可知,4个未知参数,需要4个方程,联立求解闭合方程组。于是,地面物体位置实际上需至少4颗卫星的位置参数。日常我们的导航系统,经常可以接收到10~30颗卫星信号,计算精度完全可以达到民用要求。军事、宇航、科研有更多的提高计算精度的方案,满足不同领域的位置精度要求。

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