GPS工作原理是什么啊
GPS的工作原理：通过天空上的24颗卫星接受信号,然后通过GPS特定的通道传输到GPS上,我们所见到的GPS都是只能接收信号,正常的定位要求是3颗星定位,5颗星导航.利用我们熟知的几何与物理上一些基本原理.首先我们假定卫星...
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扫描下载二维码我们是怎样被定位的？GPS工作原理解析<span itemprop="datePublished" content="T05:12:00+-08-14 05:12&&&&【 原创】 作者：&&&&&
&&& 最近一段时间，关于全球定位系统的话题又火热起来，特别是关于带有定位模块的与专业之间的讨论让持币待购的消费者难以选择。那么，我们在进行选择之前可以进行一下基础知识的学习，究竟是通过怎样的技术才能实现精确定位？下面，本编就和大家一起来探讨GPS的历史、发展、工作原理和今后可能的发展方向。
全球定位系统的种类和发展历史
&&& 首先，在世界上可以提供精确定位的全球定位系统有四种，分别为：美国GPS全球定位系统、中国的北斗定位系统、俄罗斯的Glonass定位系统和欧盟正在建设的伽利略定位系统。但是，目前后三种定位系统还没有建设完善，距离实际应用还有很长的一段路要走。现在只有美国的GPS全球定位系统已经有了成熟的应用，我们可以使用的设备都是基于此系统的。因此，下面将着重介绍该系统。
&&& 其次，GPS全球定位系统是美国政府与20世纪70年代就开始研制建设的，并与1994年全面建成，投入使用。其采取了广播的方式来散发信号，因此终端用户只需要拥有一台终端设备就可以使用该系统，无需付费。该系统具备了很多优点：例如全天候使用、高达98%的全球覆盖率等等。
&&& 最后，美国在实际设计该GPS系统的时候，采用了将21+3颗卫星的分布方式，每7颗卫星加一颗备用卫星处于互成30度的6条轨道上。在此之前曾经一再修改方案，从24颗卫星放置到互成120度的三条轨道的方案，转为18颗卫星分布在互成60度的6条轨道上，最后在1988年才最终确定21+3的分布方式。
GPS定位系统的工作原理
&&& 到底卫星信号中包含什么样的信息才能帮助我们准确的定位呢？并且要经过怎样的处理才能完成最终的运算呢？其实非常的简单，卫星信号中所包含的信息大致包括卫星的星图轨道信息和精确无比的时间信号，通过速度时间与距离的公式，再辅助上四点定位的原理就可以确定用户的位置了。
&&& 因此，我们只需要知道两个信息就足够了：&&& 1、卫星的精确位置；&&& 2、卫星与我们之间的距离。
&&& 首先，怎样才能准确的知道卫星的准确位置呢？我们要有非常完美的轨道设计，并且在地面设立监测站，不断的检测卫星的运行状态，并且适时发送指令来保证卫星运行在预定的轨道上面。最后将正确的轨道转换为星图轨道的精确信息，注入卫星，再转发至我们的定位设备中。
&&& 然后，解决卫星与我们之间的距离需要一个非常简单的公式，距离=速度×时间。在这里，速度不是卫星的速度，也不是我们的速度，而是使用了一个绝对速度，光速。将所有的问题归结到了对时间信号的校准和测量上。因此，在每一个GPS卫星上都装载了十分准确的原子钟。（原子钟：利用原子的自震动频率来测量时间，是目前最为精确的测量方法。）并且在地面还有3个数据注入站，将卫星时钟与地面测控站的时间精确校对。
&&& 最后，将所有的信息传递到我们的定位终端中，测算出相对距离来运算我们的位置，在理论上只需要搜寻到4颗卫星就可以准确定位。在实际使用中会由于误差等因素，而需要更多的卫星或者更长的运算时间，但在实际使用的时候至少可以保证6颗至9颗卫星的连接没有问题。
GPS与A-GPS的差别
&&& 为什么我的手机支持GPS，在实际使用中还要花流量费呢？原因在于目前在手机上所搭载的不一定是，而是一种改进的技术，A-GPS（Asist-GPS辅助定位系统）。这种技术的产生是为了可以更快更方便的为用户提供定位服务，同时在成本上也要节省一些，因为可以省一部分运算性能。
&&& A-GPS主要使用了随处可用的网络，首先通过将手机的IP地址或者信号塔的基站地址定位来先大致确定范围，这个范围的确定只需要瞬间的速度，再通过数据连接将手机接收到的信号交由连接至的网络来运算，最后在传回来结果，整个过程的时间可以控制在40秒之内。
&&& 但是，这样的解决方案也随之而来会有一些问题出现，例如一些过于廉价的A-GPS模块将原生的GPS运算部分削减，无法联网也就意味着无法定位；还有用户在联网时需要额外的向手机的运营商来交数据流量费用；最后，用户的隐私得不到保证，需要交由第三方来处理敏感的位置信息。
全球定位系统未来的发展方向
&&& 首先，在GPS终端进行大量普及之后，我们会更加深刻的体验到全球定位系统带来的便捷。但是由于美国GPS所提供的免费民用卫星信号都加入了干扰码，在最终定位精度上达不到用户的要求，因此我们对于正在建设中的其他3种定位系统更抱有希望，尤其是欧盟的伽利略计划。（我国的北斗卫星定位系统与俄罗斯的Glonass系统在基本原理和运算方式上有较大的出入，因此在民用上有一定的障碍。）
&&& 其次，因为欧盟的伽利略计划是一个开放的工程，在其中已经有很多的国家加入。我们国家也积极的参与到了其中，并且做出了重要贡献。欧盟的伽利略系统在基本原理与运算方式上与美国的GPS系统完全兼容，虽然其自身的精度还达不到GPS的高度，但我们在未来可以将使用上将两者融合的设备，这样可以达到更高的精度。
&&& 最后，手机与专业的导航仪之间的竞争依然十分的激烈，但是对于个人用户来说，手机的便捷性是毋庸置疑的，在未来我们可以真正的使用上All-in-one的，不但是GPS全球定位系统，还有智能娱乐影音都会加入其中。因此，手机才是最值得期待的产品，也是最值得拥有的。&&&
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手机软件软件游戏&&&&GPS原理与接收机设计
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版 次：1页 数：字 数：印刷时间：开 本：16开纸 张：胶版纸印 次：1包 装：平装丛书名：国防电子信息技术丛书国际标准书号ISBN：6所属分类：&&&
　　本书系统、透彻地阐述了GPS及其接收机设计的各项相关内容，包括GPS信号结构、时空坐标系、测量值、定位原理、卡尔曼滤波、接收机的射频前端、信号捕获和信号跟踪。此外，本书还介绍了差分精密定位、GPS与惯性导航的组合和地图匹配三方面GPS应用技术，并对多路径、电磁干扰、互相关干扰、高灵敏度GPS、辅助GPS等关键课题做了论述。本书理论分析清晰，实用性强，并且内容力求反映近些年来出现的GPS最新技术和成果。 　　本书可以作为本科生高年级和研究生的教材或教材参考书。也是所有与GPS等卫星导航系统及其接收机设计有关的工程技术人员和科技工作者都应当配备的一本不可多得的优秀参考书。
第1章　导引　1.1　GPS的起源　1.2　GPS的组成概况　　1.2.1　空间星座部分　　1.2.2　地面监控部分　　1.2.3　用户设备部分　1.3　GPS提供的服务和限制　1.4　各国卫星导航系统的概况　1.5　GPS的性能指标　1.6　GPS的应用　参考文献第2章　GPS信号及其导航电文　2.1
载波　2.2　伪码　　2.2.1　二进制数随机序列
第1章　导引　1.1　GPS的起源　1.2　GPS的组成概况　　1.2.1　空间星座部分　　1.2.2　地面监控部分　　1.2.3　用户设备部分　1.3　GPS提供的服务和限制　1.4　各国卫星导航系统的概况　1.5　GPS的性能指标　1.6　GPS的应用　参考文献第2章　GPS信号及其导航电文　2.1
载波　2.2　伪码　　2.2.1　二进制数随机序列　　2.2.2　m序列　　2.2.3　金码　　2.2.4　C／A码　　2.2.5　P码　2.3　数据码　2.4　GPS信号结构　2.5　导航电文　　2.5.1　导航电文的格式　　2.5.2　遥测字　　2.5.3　交接字　　2.5.4　第一数据块　　2.5.5　第二数据块　　2.5.6　第三数据块　2.6　GPS现代化计划　参考文献第3章　GPS卫星轨道的理论和计算　3.1　空间坐标系　　3.1.1　惯性坐标系　　3.1.2　地球坐标系　　3.1.3　WGS.84坐标系　　3.1.4　直角坐标系间的旋转变换　　3.1.5　站心坐标系　3.2　时间系统　　3.2.1　世界时和原子时　　3.2.2　GPS时间　　3.2.3　晶体振荡器　　3.2.4　GPS与相对论　3.3　GPS卫星轨道的理论　　3.3.1　卫星的无摄运行轨道　　3.3.2　开普勒轨道参数　　3.3.3　卫星星历和历书参数　3.4　卫星空间位置的计算　3.5　卫星运行速度的计算　3.6　卫星轨道的插值计算　参考文献第4章　GPS测量及其误差　4.1　伪距测量值　　4.1.1　伪距的概念　　4.1.2　伪距与测距码相位　4.2　载波相位测量值　　4.2.1　载波相位的概念　　4.2.2　多普勒频移与积分多普勒　　4.2.3　伪距与载波相位的对比　4.3　测量误差　　4.3.1　卫星时钟误差　　4.3.2　卫星星历误差　　4.3.3　电离层延时　　4.3.4　对流层延时　　4.3.5　多路径　　4.3.6　接收机噪声　4.4　差分GPS的原理　4.5　伪距与载波相位的组合　　4.5.1　载波相位平滑伪距　　4.5.2　周整模糊度估算　参考文献第5章　GPS定位原理与精度分析　5.1　牛顿迭代及其线性化方法　5.2　最小二乘法……第6章　卡尔曼滤波及其应用第7章　差分定位和精密定位第8章　GPS与航位推测系统的组合第9章　地图匹配第10章　GPS接收机及其射频前端第11章　载波环第12章　码环和基带数字信号处理第13章　信号的捕获附录　
在线试读部分章节
第1章　导引
在本章和下一章中，我们将介绍全球定位系统（GPS）的基础知识。第1章将宏观地讲述GPS的发展历史、构造、性能和应用等多方面的内容，以激发读者对GPS的兴趣；第2章将具体分析GPS的信号结构。
首先，1.1节将简要回顾GPS的发展史。接着，1.2节将介绍GPS三个组成部分的功能和概况。1.3节将解释GPS提供的两种定位服务以及美国政府对GPS的限制性政策。1.4节将简单提及GPS以外的其他卫星导航系统。然后，1.5节将介绍用来衡量GPS定位系统和GPS接收机性能的各项指标。最后在1.6节，我们将简单指出GPS在各方面的重要应用。　　1.1
导航在人类历史的发展进程中一直起着相当重要的作用。月，前苏联成功发射了世界上第一颗名为Spumik的人造地球卫星，由此揭开了人类利用卫星来开发导航、定位系统的序幕。
尽管Sputnik的构造相当简单，几乎只是一个无线电信号播发器，但它在当时却引起了世界各国科学家的高度关注。美国约翰?霍普金斯大学应用物理实验室的Guier博士和G Wieffenbach博士通过跟踪、检测该卫星所发射的信号，描绘出所接收到的卫星信号的多普勒频移曲线图。在日常生活中，我们对多普勒效应并不陌生。例如，站在火车轨道附近，当火车迎面开来时，我们听起来会觉得火车鸣笛声的音调变高，而当火车驶过我们而离去时，同样的鸣笛声听起来却音调变低。这种测量到的声波频率随声源和接收机之间的相对移动而发生变化的现象，就是声波的多普勒效应，而无线电波也存在这种效应。这两位科学家认为，如果在一个位置坐标已知的地面固定点上测量卫星信号的多普勒频移，那么根据多普勒频移测量值，我们就能推算出卫星的运行轨道。不久，他们用实验数据证实了他们的想法。　　……
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GPS卫星定位的基本原理是怎样的?
基本原理定位原理简介全球卫星定位系统（global positioning system,gps）是由美国政府所发展，整个系统约分成下列三个部份：1. 太空卫星部份：由24 颗绕极卫星所组成，分成六个轨道，运行于约20200 公里的高空，绕行地球一周约12小时。每个卫星均持续着发射载有卫星轨道资料及时间的无线电波，提供地球上的各种接收机来应用。2. 地面管制部份：这是为了追踪及控制上述卫星运转，所设置的地面管制站，主要工作为负责修正与维护每个卫星能保持正常运转的各项参数资料，以确保每个卫星都能提供正确的讯息给使用者接收机来接收。3. 使用者接收机：追踪所有的gps 卫星，并实时地计算出接收机所在位置的坐标、移动速度及时间，garmin gps 即属于此部份。我们一般民间所能拥有及应用的，就是第三部份。计算原理为：每个太空卫星在运行时，任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所在（已知值），接收机所在的位置坐标为未知值，而太空卫星的讯息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算之，将此时间差值乘以电波传送速度（一般定为光速），就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式。一般我们使用的接收机就是依上述原理来计算出所在位置的坐标资料，每接收到一颗卫星就可列出一个相关的方程式，因此在至少收到三卫星后，即可计算出平面坐标（经纬度）值，收到四颗则加上高程值，五颗以上更可提高准确度，这就是gps的基本定位原理。一般来说，使用者接收机每一秒钟的坐标资料都是最新的，也就是说接收机会自动不断地接收卫星讯息，并实时地计算其所在位置的坐标资料，如此使用者便不需担心是否接收机显示的资料太旧或是不准确了。使用环境限制由于卫星是处在相当高的运行轨道上，其传送的讯号是相当的微弱，因此它不像一般通讯无线电或大哥大等可在室内使用或收到讯号，在使用时需注意下列事项：1. 需在室外及天空开阔度较佳之地方才能使用，否则若大部份之卫星信号被建筑物、金属遮盖物、浓密树林等所阻挡，接收机将无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标。2. 请勿在具1.575 ghz 左右之强电波环境下使用，因此环境易将卫星讯息遮盖掉，造成接收机无法获得足够的卫星讯息来计算出所在位置之坐标，尤其是高压电塔下方。3. 单纯gps 所计算出的高程值，并非是我们一般所说的海拔高度及气压计量测的飞行高度，原因在于所使用的海平面基准点不同，因此在使用时请务必注意此点。导航之基本原理（waypoint & route定义）gps 的基本应用就是导航与定位，定位方面在上文已描述过，而导航方面就是利用所求出的定位资料来计算。接收机所计算出的任何时刻坐标资料， 在gps 里我们都称为一个航点(waypoint），也就是说每个航点所表示的就是一个坐标值，比较重要的航点，我们就可把它储存在接收机内，并编上一个名字，让我们可以辨别。由于在地球表面上的任何位置，都以不同的坐标值来表示，因此只要知道两个不同航点的坐标资料，接收机就可马上计算出两个航点间的直线距离、相对方位及航行速度，这就是gps 接收机导航资料的来源。例如：目前我们在台北市，希望往南旅行，第一个目的地是新竹市，第二个目的地是台中市为终站；从起点至终点，每站就都是一个航点，航点与航点间的行程称为航段（leg），从起点依序经过各点至终点琉球等，整个行程我们称之为：我们只要事先将各点的坐标资料（利用地图或查询相关资料）输入gps 接收机畅憨扳窖殖忌帮媳爆颅内，我们就可建立许多航点资料，要使用时再将其叫出，利用gps 接收机的导航功能做各航段间的导航。而当进行导航时，为使我们的行进方向不致于偏移太多，garmin gps 提供了航线偏差（cdi）的指示功能，只要我们行进时偏离原有航道时，gps 就会自动提示我们，这就是cdi 的作用。由此可知，要利用gps 做导航功能，最基本的就是先建立航点的资料，然后储存在接收机内，如此不管是要做航点与航点间的导航，或是要编辑一条航线，就可直接利用内存内的航点资料了，也可以说〞航点〞是gps 接收机导航功能所需最基本的资料了。
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计算原理为：每个太空卫星在运行时，任一时刻都有一个坐标值来代表其位置所畅憨扳窖殖忌帮媳爆颅在（已知值），接收机所在的位置坐标为未知值，而太空卫星的讯息在传送过程中，所需耗费的时间，可经由比对卫星时钟与接收机内的时钟计算之，将此时间差值乘以电波传送速度（一般定为光速），就可计算出太空卫星与使用者接收机间的距离，如此就可依三角向量关系来列出一个相关的方程式。
而天道再看自己的手，不知道怎么就伸到了飘零的衣服里，然后指尖轻轻的触摸着一个很是温暖地地方，在那个温暖的地方，杂草丛生……
空间距离后方交会。
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出门在外也不愁GPS的定位原理是什么？_百度知道
GPS的定位原理是什么？
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而为得到更高的定位精度，并由基准站实时将这一数据发送出去，确定待测点的位置，采用空间距离后方交会的方法，并对其定位结果进行改正，计算出基准站到卫星的距离改正数。差分GPS分为两大类。用户接收机在进行GPS观测的同时。根据基准站已知精密坐标，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测，从而提高定位精度GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据，也接收到基准站发出的改正数。目前GPS系统提供的定位精度是优于10米：伪距差分和载波相位差分
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美国的全球卫星定位系统，用卫星
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