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  • 1 # 伶俜as

    GPS定位的原理

    要搞清楚這個問題,首先要從GPS的定位原理講起,從數學角度來講,就是空間已知三點的位置,以及你到這三點的相對距離,求你的位置,這是立體幾何裡一個很簡單的問題,是GPS的數學原理。

    對應到實際應用中,已知三點的位置 ,就是天上的三顆衛星,因為衛星是按照“星曆”精確執行的,所以它在某一時間的位置我們可以知道,這就滿足了數學原理裡的第一個解題條件;第二個條件是需要知道你到這三顆衛星的相對距離,衛星發射特定的無線電訊號,你的GPS接收機收到這個訊號之後來比對時間差,因為無線電的傳播速度是已知的,所以透過這個時間差就可以算出你相對於衛星的距離。兩個條件都滿足了,你的位置也就出來了。以上只是對於GPS原理的一個簡單描述,實際應用還要複雜得多,事實上達到3D定位,至少需要4顆衛星,多出的一顆是用來授時的。有興趣的朋友可以查閱相關資料來滿足你的好奇心。

    2、漂移的產生原因

    明白了GPS的定位原理,我們就會發現,雖然數學原理是很簡單的,但是要透過物理手段實現兩個已知條件,是很複雜的事情。首先,衛星在天上飛,誰也不敢保證它能一絲不差的在自己的軌道上,總會有或多或少的偏差。其次,你的GPS接收機上也不可能安個銫原子鐘,無線電波的傳播速度每秒大約是30萬公里,簡單計算一下你就會發現,如果時間誤差了0.00001秒,那距離差了多少呢?即使你的時間不會有誤差,無線電波在空氣中的傳播也會受到很多因素的影響,比如天氣。以上的影響還不是最主要的,更重要的影響原因是你能收到多少衛星訊號。GPS的訊號是很微弱的,接收機上那麼小一個陶瓷天線,你還指望能有什麼太好的效果嗎?所以基本上有什麼東西阻擋的話,你就會收不到訊號,即使你收到了十顆八顆訊號很強的衛星,就一定會很準確了嗎?非也,假如你正好趕上這十顆衛星都紮成一堆開會,或者排成一條整齊的隊伍放學回家,那你慘了。

    定位是不是精確,衛星的分佈位置也是一個非常重要的影響因素,好的狀態是強訊號的衛星以等邊三角形的狀態分佈於天窮的3個角落,相對距離儘量的大,不要排列在近似一條直線上,這是由GPS的數學原理決定的。以上所講的,還都只不可控的技術誤差,屬於”天災“的範疇,自古以來,“天災”是從來離不開“人禍”的,當科技發展的水平已經足夠把這些誤差降到很低的時候,你還會發現另一個十分尷尬的問題就是:人家壓根就不想讓你得到這麼高的精度。大家知道,民用的GPS和軍用的接收頻點是不一樣的,民用的有擾碼,是專門給你搗亂用的!

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