GPS接收机位置的计算(伪距法)
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更新于2008-05-15 15:15:35

GPS


        GPS接收机为了确定其自己的位置,需要接收来自四颗不同的卫星的信号,从而计算出信号的传输时间Δt。计算基于卡迪尔三维坐标系统以地心为原点。接收机与四颗卫星的距离R1,R2,R3,R4(如下图)可分别通过信号传输时间Δt1,Δt2,Δt3,Δt4来计算出。由于四颗卫星发送信号时的位置坐标已知,所以接收机所在地坐标可计算出。


        由于卫星内部是原子钟,卫星传输信号时的时间是非常精确的,并且所有的卫星时钟都根据世界协调时(UTC)调整并且彼此同步。GPS接收机的时间和UTC时间不一定同步,因此它会慢或快一个时间Δt0。当接收机时间快,则Δt0是正值,否则为负。时间误差Δt0引起了测量的GPS信号传输时间和距离的误差,由此,这个测量出来的不精确的距离被称为伪距(pseudo-range, PSR)。 在计算位置时以下关系是关健的:

  • Δtmeas=Δt + Δt0
  • PSR=Δtmeas×C=(Δt + Δt0)×C 或者 PSR= R + Δt0×C 

        上式中:Δtmeas是接收机测量出的卫星信号传输时间;Δt是信号从卫星传输到接收机的实际时间;Δt0是接收机时钟与卫星时钟的偏差值;PSR是伪距;C是光速;R是卫星与接收机之间实际的距离。

        卫星与接收机之间实际的距离R可由卡迪尔三维坐标系统计算出: 
        
        为了计算出四个未知数Δt0及三维坐标 X、Y、Z,四个独立方程是必需的。 
       
        式中i 取1...4,即要确定位置,必须同时接收到四颗卫星有效数据。




 
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