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    用了这么久的GPS系统 你真的知道它是怎么运行的吗£¿

    2018-10-26 11:34:12¡¡来源: 前瞻网
    聊聊

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    GPS卫星测量的作者¡¢缅因州大学空间信息科学系教授阿尔弗雷德·莱克为我们提供了GPS是如何工作的答案¡£

    全球定位系统(GPS)由24颗运行中的卫星和若干备用卫星组成¡£一些备用卫星也在使用中£¬一旦运行中的卫星发生故障这些备用卫星随时就可以启动¡£考虑到这么多卫星的特定轨道£¬观测者在任何时候都能在地球上的任何地方看到至少四颗卫星¡£

    使用GPS的方法是复杂的£¬但复杂的程度取决于所需的定位精度和速度¡£举个简单的例子£¬假设卫星的轨道位置可以在任何时候精确计算到相?#26434;?#22320;球的位置£¬进一步假设£¬地面上的GPS接收器可以同时测量至少三颗卫星与接收器之间的距离£¬通过用三个坐标(如纬度¡¢经度和高度)来定义接收器的位置£¬就可以很容易地写出三个方程£¬将三个距离观测值与卫星的已知坐标和接收器的未知坐标联系起来£¬这三个方程就可以解出这三个未知数¡£

    接收器与卫星的距离是通过卫星传送的定时信号来测量的£¬这些卫星以光速向地面的接收器传送定时信号¡£由于光速速度非常快£¬卫星信号传输的瞬间¡¢以及接收器天线信号接收的瞬间都需要精确的记录£¬以保证距离和位置计算的准确性¡£卫星自身实际上携带着原子钟¡£相比之下£¬接收器配备着廉价的钟£¬因?#30636;?#22815;精确£¬所以当接收器记录到达的卫星信号时£¬我们必须要考虑到发生的时间误差¡£由于所有卫星到达接收机的信号都是同时测量的£¬所以距离测量都会受到接收器时钟误差造成的影响£¬为了?#33539;?#20934;确的位置£¬这个误差必须计算¡£完全?#33539;?#25509;收器的位置需要四个未知数£º接收器时钟误差和接收机的三个坐标¡£通过测量至少4颗卫星的距离£¬我们可以建立4个方程来解决这4个未知数¡£这就要求建立一个真正的全球定位系统£¬需要在任何时间从地球上的任何地方看到至少四颗卫星¡£在实践中£¬接收器会观察所有它可以观察到的卫星£¬以最佳?#33539;?#20272;计接收器的时钟和位置¡£上面描述的解决方案通常称为导航解决方案£¬这种类型的计算几乎运用在所有接收器中£¬包括廉价的手持设备¡£除了?#33539;?#20301;置之外£¬时间的精?#33539;?#36824;可以超过一微秒£¬因此£¬GPS接收器?#26434;?#36828;程时钟间的时间同步非常有价值£¬时间同步是现代网络¡¢电话¡¢电视广播等多种方式通信的重要组成部分¡£

    仔细观察其基础理论和?#38469;õ£?#19981;难发现GPS定位并不简单¡£?#26434;?#37027;些使用GPS走南闯北的徒步旅行者和驾车者来说£¬他们可能对GPS没什么兴趣£¬但对科学家来说£¬GPS是一种用途广泛的实用工具£¬应用范围从电离层和对流层研究到地壳变形¡£?#26434;?#24037;程应用来说£¬GPS应用的范围同样很广£¬GPS已经真正成为一个全国性的公用设施¡££¨Connor Feng£©

       声明£º中测网登载此文出于传递更多信息之目的£¬并不意味着赞同其观点或证实其描述£¬文章内容仅供参考¡£

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