全球定位系统(英语:Global Positioning System,通常简称GPS),又称全球卫星定位系统,是美国国防部研制和维护的中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供准确的定位、测速和高精度的标准时间。全球定位系统可满足位于全球地面任一处或近地空间的军事用户连续且精确的确定三维位置、三维运动和时间的需求。该系统包括太空中的31颗GPS人造卫星;地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站,及作为用户端的GPS接收机。最少只需其中3颗卫星,就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度;所能接收到的卫星讯号数越多,解码出来的位置就越精确。
详细介绍一下定位原理
首先纠正一个观念,就是我们常用的gps设备都只具备接受功能,不具备发送功能,因为gps的卫星也根本没有办法同时处理地面数以亿计的gps设备发送的信息。
gps的定位要求是要确保在地球的任意一个位置上方的卫星数不少于四颗,这样可以实现基本的卫星定位。然而理论上,只需要三颗卫星就可以实现基本的定位。
天上的gps卫星发送信息,地面的gps设备接受信息,卫星发送的信息主要是两个,一个是当前的时间戳,另一个则是卫星自身所处的位置(一般用经纬度、高度表示,是三维的)。我们地面的设备收到gps信息后,用当前的时间减去发送过来的时间戳再去乘以信息发送的速度(接近于光速)就可以得到gps设备与卫星的距离d。在三维空间里面,我们知道了三个点的坐标,并且有了与这三个点的距离,就可以得到gps设备的三维坐标。当然,由于gps信息在空中传输有所折损,并且最关键的一点是店面设备所得到的当前时间是及其不精准的,误差可能极大,所以引入了第四个坐标。
常用的用于提高精度的方法还有差分定位或者相对定位,实际上就是在地面添加坐标