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物联网技术应用开发:全面解析GPS原理

时间:2026-01-26 理论教育 景枫 版权反馈
【摘要】:GPS的定位原理实际上就是测量学的空间测距定位。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。Vti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),最后求解方程,得。GPS定位分伪距测量和载波相位测量两种。

GPS的定位原理实际上就是测量学的空间测距定位。其特点是利用平均20200km高空均匀分布在6个轨道上的24颗卫星,发射测距信号C/A码及L1、L2载波,用户通过接收机接收这些信号测量卫星至接收机之间的距离。由于卫星的瞬时坐标是已知的,利用三维坐标中的距离公式,3颗卫星就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(XYZ)。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——XYZ和钟差,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(一般地形条件下可见4~12颗卫星)。

待测点坐标计算公式:

上述4个方程式中待测点坐标xyzVt0为未知参数,xyz为待测点坐标的空间直角坐标。xiyizii=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,(https://www.xing528.com)

Vt0为接收机的钟差。其中di=Vtii=1,2,3,4)。dii=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。Vtii=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(卫星钟的钟差),c为GPS信号的传播速度(即光速),最后求解方程,得(xyzVt0)。GPS定位分伪距测量和载波相位测量两种。

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