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gps工作原理—讓你無處躲藏

來源：電子產(chǎn)品世界 2021-12-19 07:46:09

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導(dǎo)讀：gps，相信大家都聽說過吧，但是一般人也就是聽說過而已吧，對(duì)它的工作原理是一竅不通吧，不過，沒有關(guān)系啦，小編已經(jīng)為大家整理了gps工作原理，下面就隨小編一起長長姿勢(shì)吧~~~~~

1.gps工作原理—簡介

Gps，全稱為Global Positioning System，翻譯為全球定位系統(tǒng)，又稱全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是一個(gè)中距離圓型軌道衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。它可以為地球表面絕大部分地區(qū)提供準(zhǔn)確的定位、測(cè)速和高精度的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)。系統(tǒng)由美國國防部研制和維護(hù)，可滿足位于全球任何地方或近地空間的軍事用戶連續(xù)精確的確定三維位置、三維運(yùn)動(dòng)和時(shí)間的需要。該系統(tǒng)包括太空中的24顆GPS衛(wèi)星;地面上1個(gè)主控站、3個(gè)數(shù)據(jù)注入站和5個(gè)監(jiān)測(cè)站及作為用戶端的GPS接收機(jī)。

2.gps工作原理—系統(tǒng)組成

GPS系統(tǒng)主要由空間星座部分、地面監(jiān)控部分和用戶設(shè)備部分組成。

GPS衛(wèi)星星座部分----由24顆衛(wèi)星組成，其中21顆為工作衛(wèi)星，3顆為備用衛(wèi)星。24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道平面上，即每個(gè)軌道面上有4顆衛(wèi)星。衛(wèi)星軌道面相對(duì)于地球赤道面的軌道傾角為55°，各軌道平面的升交點(diǎn)的赤經(jīng)相差60°，一個(gè)軌道平面上的衛(wèi)星比西邊相鄰軌道平面上的相應(yīng)衛(wèi)星升交角距超前30°。這種布局的目的是保證在全球任何地點(diǎn)、任何時(shí)刻至少可以觀測(cè)到4顆衛(wèi)星。

地面監(jiān)控部分----主要由1個(gè)主控站(MCS)、4個(gè)地面天線站(Ground Antenna)和6個(gè)監(jiān)測(cè)站(Monitor Station)組成。

用戶設(shè)備部分----主要為GPS接收機(jī)，主要作用是從GPS衛(wèi)星收到信號(hào)并利用傳來的信息計(jì)算用戶的三維位置及時(shí)間。

3.gps工作原理—時(shí)延原理

GPS實(shí)施的是“到達(dá)時(shí)間差”的概念：利用每一顆GPS衛(wèi)星的精確位置和連續(xù)發(fā)送的星上原子鐘生成的導(dǎo)航信息獲得從衛(wèi)星至接收機(jī)的到達(dá)時(shí)間差。

GPS衛(wèi)星在空中連續(xù)發(fā)送帶有時(shí)間和位置信息的無線電信號(hào)，供GPS接收機(jī)接收。由于傳輸?shù)木嚯x因素，接收機(jī)接收到信號(hào)的時(shí)刻要比衛(wèi)星發(fā)送信號(hào)的時(shí)刻延遲，通常稱之為時(shí)延，因此，也可以通過時(shí)延來確定距離。衛(wèi)星和接收機(jī)同時(shí)產(chǎn)生同樣的偽隨機(jī)碼，一旦兩個(gè)碼實(shí)現(xiàn)時(shí)間同步，接收機(jī)便能測(cè)定時(shí)延;將時(shí)延乘上光速，便能得到距離。圖中顯示了GPS系統(tǒng)的時(shí)延原理。

GPS系統(tǒng)時(shí)間是由每顆衛(wèi)星上原子鐘的銫和銣原子頻標(biāo)保持的。這些星鐘一般來講精確到世界協(xié)調(diào)時(shí)(UTC)的幾納秒以內(nèi)，UTC是由海軍觀象臺(tái)的“主鐘”保持的，每臺(tái)主鐘的穩(wěn)定性為若干個(gè)10-13秒。GPS衛(wèi)星早期采用兩部銫頻標(biāo)和兩部銣頻標(biāo)，后來逐步改變?yōu)楦嗟夭捎勉滎l標(biāo)。通常，在任一指定時(shí)間內(nèi)，每顆衛(wèi)星上只有一臺(tái)頻標(biāo)在工作。

4.gps工作原理—導(dǎo)航原理

GPS導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理：測(cè)量出已知位置的衛(wèi)星到用戶接收機(jī)之間的距離，然后綜合多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可知道接收機(jī)的具體位置。要達(dá)到這一目的，衛(wèi)星的位置可以根據(jù)星載時(shí)鐘所記錄的時(shí)間在衛(wèi)星星歷中查出。而用戶到衛(wèi)星的距離則通過記錄衛(wèi)星信號(hào)傳播到用戶所經(jīng)歷的時(shí)間，再將其乘以光速得到(由于大氣層電離層的干擾，這一距離并不是用戶與衛(wèi)星之間的真實(shí)距離，而是偽距。為了計(jì)算用戶的三維位置和接收機(jī)時(shí)鐘偏差，偽距測(cè)量要求至少接收來自4顆衛(wèi)星的信號(hào)。衛(wèi)星導(dǎo)航原理如圖所示。

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