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卫星定位系统的工作原理和卫星定位的基本方法

发布时间:2021-04-21 15:39:34  来源:网络
核心提示:在当今社会,卫星定位被广泛应用于各种设备的定位和导航、车辆防盗、物流跟踪、共享经济、智能手机等领域。你考虑过这个系统是如何工作的吗...

在当今社会,卫星定位被广泛应用于各种设备的定位和导航、车辆防盗、物流跟踪、共享经济、智能手机等领域。你考虑过这个系统是如何工作的吗?今天,让我们以GPS为例,简要介绍一下。

在闪电和雷电的某个时刻,我们都试图计算出我们和闪电之间的距离。方法是从看到闪电开始计时到听到雷声为止,你可以得到一个大致的距离,秒数(时间)乘以声速(约340米/秒)。

卫星导航原理相似,卫星位置已知,我们根据从卫星发射的无线电波到达接收装置的时间计算距离,确定的时间构成一个以卫星为中心的球体,然后根据接收设备与多颗卫星之间的距离确定球体的交点,并进一步确定球体的位置和高度。

卫星发射的无线电波以光速传播(约30万公里/秒),到达地球表面卫星下方的位置需要约67.3毫秒。每增加1公里信号,就需要3.33μs。卫星与地面导航接收机之间的旅行时差为1μs,这也将导致大约300米的定位误差。因此,准确的时间对定位精度非常重要,这决定了定位精度。

为了获得更准确的时间,每颗gps卫星都配备了多个星上原子钟,用于不同的用途。原子钟是已知的最精确的时间测量仪器,最大误差不超过每30000至1000年1s。为了使它们更精确,定期从地球上的各个控制点调整或同步。

定位的先决条件之一是不时知道卫星的位置。卫星的位置可以通过对地面站的观测得到,然后编制星历(轨道数据),地面站将星历数据注入卫星。

卫星广播和发射自己的高精度星历、系统时间、时钟校正值、所有其他全球定位系统卫星的近似轨道数据(日历)、系统健康等。

为了确定三个所需的坐标(经度、纬度和高度)和精确的时间,必须接收至少四颗卫星的信号。

具体问题比较复杂,如空气、电离层对电磁波速度的影响、多径效应等,军事信号的加密、微信多次在同一频率上传输的信号编码问题以及多普勒效应对频率的影响都比本文所描述的要复杂得多。

普通GPS终端设备只需接收,不需要向卫星发送信号。与GPS不同,中国早期的北斗系统采用了另一种定位方法。2000/2007年,中国为北斗地区系统发射了四颗地球同步卫星。北斗-1a至北斗-1D向中国各地发送信号。卫星与导航接收机之间进行交互定位。发射和接收的信号如下:

1.导航接收机向四颗地球同步卫星发送信号。

2.所有四颗卫星都收到了信号。

3.所有四颗卫星都将接收信号的确切时间发送到地面站(请注意地面站,而不是接收器)。

4.地面站计算接收机的经度和纬度,并确定其海拔。

5.地面站向地球同步卫星发送位置信息。

6.地球同步卫星向导航接收机发送位置信息。

中国北斗系统的双向通信能力不适用于其他导航系统.