GPS导航的定位原理 GPS定位系统是如何定位的

本文章由注册用户 小刘百科漫谈 上传提供 评论 发布 纠错/删除 版权声明 0
摘要:全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点,是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。下面小编就介绍一下GPS导航的定位原理和GPS定位系统是如何定位的。

一、GPS定位系统是如何定位的

24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上,以12小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和时钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上,接收机往往可以锁住4颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组4颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。

由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS,定位精度可提高到5米。

车用导航系统主要由导航主机和导航显示终端两部分构成。内置的GPS天线会接收到来自环绕地球的24颗GPS卫星中的至少3颗所传递的数据信息,由此测定汽车当前所处的位置。导航主机通过GPS卫星信号确定的位置坐标与电子地图数据相匹配,便可确定汽车在电子地图中的准确位置。

在此基础上,将会实现行车导航、路线推荐、信息查询、播放AV/TV等多种功能。驾驶者只须通过观看显示器上的画面、收听语音提示,操纵手中的遥控器即可实现上述功能,从而轻松自如地驾车。

全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系统。是在子午仪卫星导航系统的基础上发展起来的,它采纳了子午仪系统的成功经验。和子午仪系统一样,全球定位系统由空间部分、地面监控部分和用户接收机三大部分组成。

按目前的方案,全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21 3颗卫星均为近圆形轨道,运行周期约为11小时58分,分布在六个轨道面上(每轨道面四颗),轨道倾角为55度。卫星的分布使得在全球的任何地方,任何时间都可观测到四颗以上的卫星,并能保持良好定位解算精度的几何图形(DOP)。这就提供了在时间上连续的全球导航能力。

地面监控部分包括四个监控站、一个上行注入站和一个主控站。监控站设有GPS用户接收机、原子钟、收集当地气象数据的传感器和进行数据初步处理的计算机。监控站的主要任务是取得卫星观测数据并将这些数据传送至主控站。主控站设在范登堡空军基地。它对地面监控部实行全面控制。主控站主要任务是收集各监控站对GPS卫星的全部观测数据,利用这些数据计算每颗GPS卫星的轨道和卫星钟改正值。上行注入站也设在范登堡空军基地。它的任务主要是在每颗卫星运行至上空时把这类导航数据及主控站的指令注入到卫星。这种注入对每颗GPS卫星每天进行一次,并在卫星离开注入站作用范围之前进行最后的注入。

全球定位系统具有性能好、精度高、应用广的特点,是迄今最好的导航定位系统。随着全球定位系统的不断改进,硬、软件的不断完善,应用领域正在不断地开拓,目前已遍及国民经济各种部门,并开始逐步深入人们的日常生活。

二、GPS导航的定位原理

d1=[(x1-x2)^2 (y1-y2)^2 (z1-z2)^2]^1/2 c(Vt1-Vt0)

d2=[(x2-x)^2 (y2-y)^2 (z2-z)^2]^1/2 c(Vt2-Vt0)

d3=[(x3-x)^2 (y3-y)^2 (z3-z)^2]^1/2 c(Vt3-Vt0)

d4=[(x4-x)^2 (y4-y)^2 (z4-z)^2]^1/2 c(Vt4-Vt0)

上述四个方程式中待测点坐标x、y、z和Vto为未知参数,其中di=c△ti(i=1、2、3、4)。

di(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4到接收机之间的距离。

△ti(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的信号到达接收机所经历的时间。

c为GPS信号的传播速度(即光速)。

四个方程式中各个参数意义如下:

x、y、z为待测点坐标的空间直角坐标。

xi、yi、zi(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4在t时刻的空间直角坐标,可由卫星导航电文求得。

Vt i(i=1、2、3、4)分别为卫星1、卫星2、卫星3、卫星4的卫星钟的钟差,由卫星星历提供。

Vto为接收机的钟差。

由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z和接收机的钟差Vto。

GPS的基本定位原理是:卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息,用户接收到这些信息后,经过计算求出接收机的三维位置,三维方向以及运动速度和时间信息。

声明:以上内容源于程序系统索引或网民分享提供,仅供您参考使用,不代表本网站的研究观点,请注意甄别内容来源的真实性和权威性。申请删除>> 纠错>>

网站提醒和声明
本站为注册用户提供信息存储空间服务,非“MAIGOO编辑”、“MAIGOO榜单研究员”、“MAIGOO文章编辑员”上传提供的文章/文字均是注册用户自主发布上传,不代表本站观点,版权归原作者所有,如有侵权、虚假信息、错误信息或任何问题,请及时联系我们,我们将在第一时间删除或更正。 申请删除>> 纠错>> 投诉侵权>> 网页上相关信息的知识产权归网站方所有(包括但不限于文字、图片、图表、著作权、商标权、为用户提供的商业信息等),非经许可不得抄袭或使用。
提交说明: 快速提交发布>> 查看提交帮助>> 注册登录>>
最新评论
相关推荐
大洋上的GPS GPS除了航海导航还有哪些应用
利用GPS定位卫星,在全球范围内实时进行定位、导航的系统,称为全球卫星定位系统,简称GPS。GPS是由美国国防部研制建立的一种具有全方位、全天候、全时段、高精度的卫星导航系统,能为全球用户提供低成本、高精度的三维位置、速度和精确定时等导航信息,是卫星通信技术在导航领域的应用典范,它极大地提高了地球社会的信息化水平,有力地推动了数字经济的发展。由于在茫茫的大海上几乎没有参照物,因此航海导航更是广泛应用GPS。海洋GPS可以实现自主导航、港口管理和进港引导、航路交通管理系统等应用。下面一起看看详细介绍。
GPS车辆监控组成 gps车辆监控系统工作原理
gps运营商开发的GPS车辆监控系统是基于GIS平台、GPS和GSM网的GPS动态车辆管理监控软件, 是运用车辆专用的GPS定位和与其一体化的通讯设备、无线通讯接受和转发设备、计算机软硬件及网络设备和GIS软件,实现对车辆进行实时监控的一体化系统,是充分利用GPS和GIS手段对车辆进行监控的重要和先进的技术手段。那么GPS车辆监控组成是什么?原理又是什么呢?下面就来看下详细知识。
新买的导航仪如何使用?平常怎样保养导航仪?
经常使用导航仪,发现上面全是指纹和油腻腻的油脂,如何才能正确保养呢?在购机后,导航仪在出次使用前三次最好充电满10小时,让电池蓄电能力最大限度地发挥出来。导航仪屏幕还是比较脆弱的,所以不要让导航屏幕接触尖锐物体,更不要受到强烈的撞击,车主放东西要小心点。下面小编就为您介绍GPS导航仪的正确的关机顺序、正确充电方法、防水防潮、触屏正确使用方法。
【摩托车gps定位器】摩托车GPS防盗器 电动车GPS防盗器
至2010年底,全中国摩托车、电动车保有量1.5亿多台,有超过1/4车主有丢车经历,有些甚至是多次丢车,丢车后,或案值太小、或异地销赃,即使报警也不能得到有效处理。目前越来越多的车主会购买电动车GPS防盗报警器,那么大家对摩托车GPS防盗器了解多少呢?下面本文就具体为进行介绍,希望对大家能够有所帮助。
什么是GPS导航 GPS导航仪的常用功能简介
GPS导航仪是能够帮助用户准确定位当前位置,并且根据既定的目的地计算行程,GPS导航仪通过地图显示和语音提示两种方式引导用户行至目的地的仪器,广泛用于交通,旅游等方面,通常我们用到的是车载GPS导航仪。GPS的定位是依靠卫星测距,通常是测量长、宽、高,有一定的误差。GPS常用功能包括导航、路径规划、语音导游等。下面来看详细介绍。