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1、GPS卫星原理之一基本定位原理基本定位原理2GPS全称:Navigation Satellite Timing and Ranging/Global Positioning System 卫星测时测距导航/全球定位系统 简称:GPS定位是GPS的基本功能。3GPS的广泛应用4GPS如何实现定位?5一个福尔摩斯探案的故事本故事纯属虚构,如有雷同,实属巧合6Big Ben,伦敦,1859年建立整点报时,每4秒1响广播电台同步向全英国播报钟声7一天,一个富家女孩被一伙劫匪绑架,送往某处藏匿8木制楼梯吱吱响,可能是个旧楼。该到10楼了吧?劫匪打开收音机听听收音机,缓解一下紧张午夜,开始播送Big Be
2、n的报时钟声,当、当跟着数羊睡觉吧,1,2,3,11,12,13!一定是数错了!9过了很久,劫匪要她录音,以向她爸妈索要赎金10 爸、妈,有人劫持了我,他们索要一百万英镑,送到指定地点。我被藏在一幢很旧的房子里,老旧得走楼梯地板都会吱吱作响!爬了10楼后又听见电台播放的午夜报时钟声响了13下,我好害怕!求求你们照他们的话做,我想回家!11录音很快被快递送到她爸妈手中12无巧不成书,大侦探福尔摩斯恰巧是女孩父母的好朋友,13我来搞定它!Yeah,I GET IT!英国有成千上万的10层以上的老旧建筑,她藏哪呢?思考中,请勿打扰 14根据福尔摩斯的推断,警察如神兵天降,将女孩解救出来!你们怎么找到
3、这的?让我死个明白!15广播信号:光速传播,约300,000,000m/s。钟声:音速传播,约340m/s。13响的构成:n第1响:来自收音机n第2-12响:来自Big Ben和收音机n第13响:来自Big Ben从奇怪的13响出发推断。福尔摩斯的破案逻辑16推断女孩藏身地点:n距离Big Ben足够近的地方(能听到钟声)n距离Big Ben约1360m(4s后听到钟声)n10层以上的旧楼1360m=340m/s 4s17很幸运,满足条件的只有一个楼!下班后摸彩票去!18原理:利用同步发出的信号达到接收信号地点的时间延迟推算距离。距离=音速 钟声时间延迟量信号源:Big Ben,广播(同步发出
4、)接收器:女孩的耳朵。广播信号快速到达(光速,延迟时间可忽略),声音信号延迟到达(音速)。19 GPS定位是以星站距离测量为基础的,同样利用了时间延迟求算距离的方法。(星站距离:GPS卫星到接收机的距离)20卫星信号是电磁波,以光速传播。卫星距地面很远,轨道高度为20200km。21x 公里?t 秒?22如何求算信号传播时间?t0:卫星发出码信号(Big Ben)t0:接收机同步产生相同的码信号(电台广播复制钟声)t1:接收机接收到卫星信号(女孩听到Big Ben钟声)t=?23原理:利用同步发出的信号达到接收机的时间延迟推算距离。星站距离=光速 GPS信号时间延迟量信号源:GPS卫星,接收机
5、自身同步复制接收器:接收机自身。复制信号快速到达(自身复制,无延迟),GPS信号延迟到达(光速)。24得到了星站距离后如何定位?25如果距Big Ben约1360m的10层以上旧楼很多1360m26如果有两个Big Ben 27如果有三个Big Ben 28没有三个Big Ben,但有很多GPS卫星!29黑色=可见,红色=不可见,绿色=视线 l 总共24颗GPS卫星。l 地球任意一点可以看到5-12颗卫星。l 任一卫星的瞬时位置可根据星历计算得到。30d1d231空间距离交会法定位d3 在太空中!3233距离交会法观测方程(x,y,z)为待求的接收机位置,d为卫星到接收机的距离,(xi,yi,zi)为卫星瞬时位置(由星历计算得到)。34d1d2d3P1P2P3结论:接收机观测到3颗以上卫星即可实现定位。35总结n星站距离计算以码相位对齐测出GPS信号时延以时延计算距离nGPS定位空间距离交会法定位同步观测3颗以上卫星36谢 谢!
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