知识贴！GPS定位基本原理详解

常规定位基本原理：

条件：1.一个已知点测试(圆心)，2.待测点和已知点的距离R1；

求解：待测点的位置；

答案：待测点是个圆

条件：1.两个已知点测试(两个圆心)，2.待测点和已知点的距离r1和r2；

编辑

条件：1.两个已知点测试(两个圆心)，2.待测点和已知点的距离r1和r2；

求解：待测点的位置；

答案：待测点是A和B

条件：1.三个已知点测试(三个圆心)，2.待测点和已知点的距离r1和r2和r3；

求解：待测点的位置；

答案：待测点是A

GPS定位基本原理：待测点相当于A点，待测点与卫星1的距离为r1，待测点与卫星2距离为r2,待测点与卫星3距离为r3,三个圆自然会汇聚到一个点上，也就是A点。

基础知识：

组成部分：地面监控系统+卫星+待测设备=待测设备的位置

地面监控系统：主要作用是检测和维护卫星的，在此不做过多介绍，有兴趣的同学可以去了解一下相关知识，因为关键时候(战争时期)会影响定位精准度的。

卫星：总数24颗，分布在6个轨道上（21颗使用，3颗备用）在不停的围绕地球转动，工作任务一方面是从监控站获取卫星编号，位置和时间等信息的指令，另一方面是连续发送带有运行轨道、卫星时钟的改正参数、电离层延迟修正参数及卫星的工作状态等信息的二进制码导航电文，供GPS接收机接收。

待测设备：接受卫星信号，根据信号的传播时间计算出接收机和卫星的距离，进而解算出接收机自己的位置。

C/A码：粗码/捕捉码Coarse Acqusition Code，数码率1.023Mbt/s,只调制在L1(1575.42MHz)上，一般给民用。

P码：精码Precise Code，数码率10.23Mbt/s，调制在L1(1575.42MHz)和L2(1227.6MHz)上，不易受干扰，给军用。

GPS与待测点直接的距离的计算：

方法一：伪距测量。

原理：通过测量导航电文从卫星发射到待测设备接收的时间差△t,有已知光速V，利用公式D(距离)=V(光速)*t(时间差)△t,就可以确定伪距。安装以上常规定位原理试想一下，一颗卫星可以确定一个圆形，两颗卫星可以确定两个圆，三颗卫星可以确定三个圆，三圆交界点就是测试待测点位置。

三维空间中，每一颗卫星对应一个三维坐标(X，Y，Z)，而各个卫星的xyz坐标为已知数，即可度根据空间距离公式“根号下(x1-x2)^2+(y1-y2)^2+(z1-z2)^2”=d算出卫星到待测设备的距离d，这样通过四颗以上定位卫星就可以列出关于属X，Y，Z和△t的4个以上方程组，解方程组就可以算出X，Y，Z，这样位置出来了。

每一卫星播发一个伪随机测距码信号，该信号大约每1毫秒播发一次，接收设备同时复制出一个同样结构的信号并与接收到的卫星信号对比，根据比对可以推算出延迟多少长时间△t，由信号的延迟时间(△t)推算出卫星至接收设备的伪距，同时接收设备的时钟应与卫星钟校时。

方法二：载波相位测量。

原理：通过测量从GPS卫星发射的原始载波相位到待测设备接收的载波相位之差，得到载波传输距离。和测试伪距原理一样计算待测点和卫星之间的距离，利用多个方程式计算待测点XYZ坐标。

简单逻辑图如下，具体算法不做过多详解，有兴趣的同学可以去了解。