[問題] GPS定位原理

js755332
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樓主

2007-08-02 22:52

有個小問題不知站上有無懂相關原理的人能解說一下

小弟對GPS定位原理的了解是
GPS衛星在太空不斷發送訊號,
而接收裝置依收到衛星傳來的原子鐘時間, 與收到訊號時的時間差取得裝置與衛星的距離
再用預先取得的星歷資料(衛星在該時段所在太空位置), 樣本數夠多即可換算出裝置位置交點

但這邊有個問題
如何知道衛星發送訊號到裝置的時間差?
雖然衛星也會不斷發送原子鐘時間, 但傳來訊號也是有秒差, 並不準確
裝置上若有時鐘, 也無法跟衛星上原子鐘同步
且即使今日有同步兩邊時鐘的方法, 裝置還是無法有原子鐘的精確度
而GPS定位需要極高時間準確度來換算光速距離, 只要有幾micro秒差
距離上就會嚴重不準確
不知是否有大大能為小弟解惑

2007-08-02 22:52 發佈

文章關鍵字問題 GPS定位原理

PETER 沈

PETER 沈
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2樓

2007-08-02 23:30

您對GPS運作原理已經了解了9成

有關您的疑惑:

收到的訊號有時間差但收到3顆以上衛星的訊號就有辦法內部運算多顆衛星時間差再以運算方式取得一個基準時間就可以了!

定位原理有點像氣象局測報地震震央的方法~~~

js755332

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樓主

2007-08-02 23:40

PETER 沈 wrote:
您對GPS運作原理已...(恕刪)

恩...您好
可以說得更詳細一點嗎?

http://www.wretch.cc/blog/js755332

小葉

小葉
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4樓

2007-08-02 23:58

這裏有你要的資料.(有非常詳細的說明,請參考)
http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=%E5%85%A8%E7%90%83%E5%AE%9A%E4%BD%8D%E7%B3%BB%E7%BB%9F&variant=zh-tw#GPS.E7.B3.BB.E7.BB.9F.E5.8E.9F.E7.90.86

js755332

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樓主

2007-08-03 0:14

小葉 wrote:
這裏有你要的資料.(...(恕刪)

喔喔這資訊又完整又淺顯易懂
大大感謝

http://www.wretch.cc/blog/js755332

池中金麟

池中金麟
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6樓

2007-08-03 1:48

樓主的問題很好.......
前面的敘述都很正確
當衛星得到距離跟角度的時候,就可以利用"空間後方交會的原理"(測量學的一種定位方法)
去計算XYZ座標,空間後方交會需要三個已知點座標,所以就需要三顆衛星可以觀測的到接收器,
剛好XYZ三個未知數利用三個衛星的到三個方程式求解,
再來就是"時錶誤差 t ",多一個未知數,就要多一顆衛星,
將觀測方程式經線性化後可按最小自乘法求解,
一般求解方程式都附在接收儀內

所以一般來說至少要有四顆衛星才能定位,接收到五顆衛星才能平差
一般導航應該都算是單點定位,所以使用的測距法應該是虛擬測距（精度較低）

以上是小弟的淺見
如果錯誤敬請指教

hansboy

hansboy
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7樓

2007-08-03 12:41

民用的gps沒有那麼精確
軍用的才有那麼精確

話說歐洲的系統缺錢
要跟美國借用gps的訊號= =

出沒於德國日本台灣上海！

js755332

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樓主

2007-08-03 19:03

我實際演練一次wiki說明的原理
還是又出現疑問了

裝置在每次接收到衛星時間後算出時間差=(衛星時間-裝置時間)+Δt
這方法很合理的省去裝置與衛星時間同步的問題
但還是要能保證裝置上的時鐘要有如同原子鍾般的精準度不是嗎?

假設裝置上的時鐘每月誤差一秒(雖然非我專長,不過這對手持裝置上以電池驅動的電子時鐘應該算相當準確吧?)
每秒誤差換算光速距離就高達115.66公尺
足以構成看著導航開車墜山的形況發生了
如果時鐘可達到每年誤差一秒，光速距離誤差約9.5公尺
但石英震盪器又是個容易受電池電壓微幅改變頻率的東西
要達到如此精準度是必會在硬體設計上有所顧慮(即成本增高,不符大眾市場)

還是說小弟時代落後
現代科技裝在手持裝置內的時鐘就能有每年低於一秒的誤差呢?

http://www.wretch.cc/blog/js755332

Ivantem86

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9樓

2007-08-03 21:32

js755332 wrote:
我實際演練一次wik...(恕刪)

仔細看wiki的解說：

GPS系統使用的偽碼一共有兩種，分別是民用的C/A碼和軍用的P( Y)碼。C/A碼頻率1.023MHz,重複周期一毫秒，碼間距1微秒，相當於300m；P碼頻率10.23MHz，重複周期266.4天，碼間距0.1微秒，相當於30m。而Y碼是在P碼的基礎上形成的，保密性能更佳。導航電文包括衛星星曆、工作狀況、時鐘改正、電離層時延修正、大氣折射修正等資訊。

因此GPS內置的時鐘是一直被CA碼修正的
如果你要調手錶的話，參考GPS顯示的時間是最準的

MobilePeter

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10樓

2007-08-12 14:43

如同wiki內所提的.1974年以後，gps衛星採用銣原子鐘，相對頻率穩定度達到10 − 12/秒.

加上如同樓上所提,會由地面上的1個主控站、3個數據注入站和5個監測站及作為用戶端的GPS接收機。
來調整時間.