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GPS從入門到放棄（一） — GPS基礎原理

GPS，全稱Global Positioning System，已經廣泛應用于我們的日常生活中了，現在的智能手機
里都會自帶GPS定位功能。這是一個美國的全球定位系統，雖然我們現在也有北斗了，但畢竟GPS搞的早，所以先從它開始研究起。

整個GPS系統分三大部分：

• 地面站
• 衛星
• 接收機

地面站負責監控。它們通過接收、測量各個衛星信號，計算衛星的運行軌道，并將衛星的運行軌道
信息發射給衛星，讓衛星去轉播。
衛星負責向地面發射信號，為廣播形式。
接收機接收衛星信號，從衛星信號中獲取衛星的運行軌道等信息，通過計算來確定自身的位置。
地面站和衛星都是由美國控制的，我們能控制的只有接收機。

定位的基本原理其實很簡單，中學幾何知識就夠了。把接收機抽象成一個質點X，三個衛星抽象成質點X，Y，Z，如果A到X，Y，Z的距離分別為r x r_{x}rx?，r y r_{y}ry?，r z r_{z}rz?，分別以X，Y，Z為圓心，以r x r_{x}rx?，r y r_{y}ry?，r z r_{z}rz??為半徑作3個球面，3個球面相交于兩點，其中一點就是接收機所在位置（因為接收機肯定在地面附近，根據計算結果很容易排除另一點）。

那r x r_{x}rx?，r y r_{y}ry?，r z r_{z}rz??這幾個距離怎么知道呢？很簡單，利用這個小學生都知道的公式:

• 距 離 = 速 度 × 時 間 距離=速度\times時間距離=速度×時間

衛星發射信號到接收機，速度為光速是已知的，所以我們只要知道信號從衛星到接收機跑的時間有多長就可以了。這個時間長度就是接收到信號的時間減去發射信號時的時間。接收到信號的時間接收機自然是知道的，發送信號的時間可以根據信號內容算出來（以后會講具體方法），那么時間長度就可以算出來了，于是距離可知。

這里還有一個問題，因為各種原因，接收機的時間和GPS衛星的時間通常不同步，于是在計算時間時會多一個未知數鐘差，所以我們需要再多一顆衛星，4顆衛星4個方程，解出4個未知數。

至此，若用方程來表示，設接收機的位置坐標為(x , y , z x,y,zx,y,z)，衛星位置坐標分別為(x n , y n , z n x_{n},y_{n}, z_{n}xn?,yn?,zn?),?n = 1 , 2 , 3 , 4 n=1,2,3,4n=1,2,3,4，衛星到接收機的距離分別為r 1 , r 2 , r 3 , r 4 r_{1}, r_{2}, r_{3}, r_{4}r1?,r2?,r3?,r4?，c為光速，δ t {\delta}_tδt?為鐘差，則有以下方程組：

這就是GPS定位的基本原理。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的【转】GPS从入门到放弃（一） --- GPS基础原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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