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GPS导航完成最好的要几个卫星?

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2011-09-08

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    4颗卫星。只有极少数高端特殊用途的GPS才可能用到多于4颗卫星。 GPS的工作原理是这样的:首先,用户手中的GPS装置会接收专门的GPS卫星发出的信号。每组信号都包含了信号的发射时间和该卫星的精确位置。
  GPS装置上也有时钟,所以可以记录收到信号的时间。这样通过计算信号发出到收到的时间,再乘上信号的传播速度(光速)就可以算出卫星到用户的距离。  因为卫星的位置已知,就可以知道用户在以卫星为球心,算得的距离为半径的球面上。
  理论上讲,如果有三颗卫星,用户就在三个球面的交点上。容易知道三个球面相交通常会得到两个交点,如果用户是在地面上,取离地面近的点就可以得到用户的位置。 但在实际应用中,用户的GPS装置上的时钟往往没有足够的精度,而百万分之一秒的误差就可以导致300米的位置误差。
      解决的办法是用到第四个卫星。利用第四个卫星的信号可以矫正GPS时钟,从而得到足够精确的位置。所以所有的GPS装置至少要用到四颗卫星。现在的GPS装置基本上会接受地平线以上所有可以看到的GPS卫星(一般在6到12颗之间)的信号,再从中挑选位置最好的四颗用来计算。
  也有高端的GPS(如地质测绘用的)会使用更多的卫星来进一步降低误差,但一般的民用GPS只用四颗就足够。

2011-09-08

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      在两万公里高空的GPS卫星,当地球对恒星来说自转一周时,它们绕地球运行两周,即绕地球一周的时间为12恒星时。这样,对于地面观测者来说,每天将提前4分钟见到同一颗GPS卫星。
     位于地平线以上的卫星颗数随着时间和地点的不同而不同,最少可见到4颗,最多可见到11颗。    在用GPS信号导航定位时,为了结算测站的三维坐标,必须观测4颗GPS卫星,称为定位星座。
  
  这4颗卫星在观测过程中的几何位置分布对定位精度有一定的影响。对于某地某时,甚至不能测得精确的点位坐标,这种时间段叫做“间隙段”。但这种时间间隙段是很短暂的,并不影响全球绝大多数地方的全天候、高精度、连续实时地定位。

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