全球定位系统如何运作

我们使用的全球定位系统是由美国军方建造的,自1995年以来已经完全投入使用。还有其他部分建造或提议的卫星定位系统,但是这些都没有完全投入运行。

全球定位系统系统目前在轨道上有31颗与赤道成55度角的活动卫星。卫星绕地球运行约20,000公里’的表面,每天绕两个轨道运行。轨道经过精心设计,从地球上的大多数地方出发,始终可以看到6颗卫星。

全球定位系统接收器从每个GPS卫星获取信号。卫星发送信号的确切时间。通过从接收信号的时间中减去发送信号的时间,GPS可以知道信号与每个卫星的距离。当卫星发送信号时,GPS接收器还知道卫星在天空中的确切位置。因此,鉴于来自三颗卫星的GPS信号的传播时间及其在天空中的确切位置,GPS接收器可以在三个维度上确定您的位置–东,北和海拔。

有一个并发症。为了计算GPS信号到达的时间,GPS接收器需要非常准确地知道时间。 GPS卫星具有原子钟,可以保持非常精确的时间,但是’为GPS接收器配备原子钟是不可行的。但是,如果GPS接收器使用来自第四颗卫星的信号,则可以求解方程式,从而确定原子钟的准确时间,而无需使用原子钟。

如果GPS接收器只能从3颗卫星获得信号,则您仍然可以获取位置,但准确性会降低。如上所述,GPS接收器需要4颗卫星才能在3维位置上确定您的位置。如果只有3颗卫星可用,则GPS接收器可以通过假设您处于平均海平面来获得大概位置。如果您确实处于平均海平面上,则该位置将相当准确。但是,如果您在山上,则2D定位可能会偏离数百米。

现代的GPS接收器通常会同时跟踪所有可用的卫星,但是只会使用其中的一部分来计算您的位置。

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