卫星定位基本原理

日期:2020-11-12 20:01:06 来源:普利财经网

以美国的全球定位系统(GPS)为例,阐述了卫星定位的基本原理。

24颗全球定位系统卫星在12小时内在离地面20,200公里的高度上绕地球运行,这样就可以在任何时候在地面上的任何地点观测到4颗以上的卫星。

由于卫星的位置是准确的,在GPS观测中,我们可以得到卫星到接收机的距离。利用三维坐标中的距离公式,利用三颗卫星,我们可以形成三个方程来求解观测点(x,y,z)的位置。考虑到卫星时钟与接收机时钟之间的误差,实际上存在四个未知数,x、y、z和时钟差,因此有必要引入第四颗卫星并形成四个方程来求解它,从而得到观测点的经度、纬度和海拔。

事实上,接收机通常可以锁定四颗以上的卫星,此时,接收机可以根据卫星的星座分布分为几组,每组4颗,然后通过算法选择误差最小的组进行定位,从而提高定位精度。

由于卫星轨道和卫星时钟的误差,大气对流层和电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策(2000年5月1日取消),民用GPS的定位精度仅为100米。为了提高定位精度,差分GPS(DGPS)技术被广泛应用于建立基准站(差分站)进行GPS观测,并利用已知基准站的精确坐标与观测值进行比较,得到一个校正号并发布给外界。接收到校正后,接收机与自身的观测值进行比较,消除大部分误差,获得更准确的位置。实验结果表明,采用差分GPS,可以使定位精度提高到5米。

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