北斗GPS定位系统原理

闲着没事,今天下午了解了一下北斗和GPS(全球定位系统),本文的主要目的是有幸能帮助那些想快速了解定位系统,又懒得到处找资料的同学们。

GPS面对民用领域的定位服务主要原理是被动式无源定位,也就是广播卫星报文,让客户端就像接受收音机广播一样,接收卫星信号,然后根据卫星信号来测距,根据到多个卫星的距离进行定位。我猜测报文里面应该有说明报文什么时候发出的,要不然这个时间差没法计算。在这个过程中客户端都是被动的,他不需要发出任何信息,功耗相应的也低。同时根据定位,我们就可以很轻松的进行测速了。

当然了,为了降低误差,在这个过程中还要考虑多普勒效应等问题,具体的就不说了。此时有同学质疑了,在这个过程中,客户端如果时间与卫星不一致怎么办,假如客户端比卫星快0.01秒,计算时间差的时侯,多出来的这0.01秒可就会造成3000千米的误差,这可是大问题。实际上,解决这个问题,也不难,就是多测一个卫星到客户端的距离。

这样,我们有四个未知量(x , y, z以及时间误差),然后根据两点之间距离公式列四个方程,就可以求出时间误差。

这不仅解决了误差问题,同时也完成了定位系统另一个服务就是 精准的授时。

再说北斗,实际上北斗分为两代,北斗一代解决了中国定位系统从无到有的问题,但是作为一个不太成熟的定位系统,他也有诸多问题。北斗一代最主要的特色是采用主动式有源定位,也就是说,客户端如果想要定位,必须向卫星发送报文,然后根据往返的时间测出地卫之间的距离,此外计算的过程是由地面控制中心来进行的,客户端只负责接收真正的坐标位置。说到这,你也许会想起北斗的那个特色可以发送短信。但是,这样的机制或导致一系列的问题,比如在军事上发出电波就暴漏目标了,与卫星通信,卫星就要分配资源,这样接受服务的客户就不再是无限多个了,等等问题。

面对这些问题,北斗二代应运而生,他融合了GPS无源被动式定位的原理,同时又保留了通信的特色。


根据上面的原理介绍,我们会发现,单纯的定位服务是不需要收费的,就像以前没有有线电视,靠天线收看节目一样。

以上内容仅是自己查完一些资料以后的认识,如有错误,欢迎指出。

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