我们常用的北斗定位、GPS定位、GLONASS定位、Galileo定位,原理基本一致,核心叫 **** 测距交会定位(三边定位法)**。
想象:
你在房间里,知道 A 灯离你 5 米、B 灯离你 7 米、C 灯离你 9 米。
距离 A 灯 5 米 → 你在以 A 为球心、5 米为半径的球面上
距离 B 灯 7 米 → 第二个球面,两球面相交成一个圆环
距离 C 灯 9 米 → 第三个球面,三环相交只有 1 个交点,这个点就是你的位置
卫星导航就是把 “房间灯” 换成天上的导航卫星。
每颗导航卫星搭载高精度原子钟,不断向外发射包含:
卫星当前精确时间
卫星此刻在太空的坐标(星历数据)
信号以 ** 光速(≈30 万公里 / 秒)** 传播。
接收机对比:
卫星发出信号的时间 与 自己收到信号的时间
传播时长 Δt
距离 = 光速 c × Δt
手机里面只是普通石英钟,精度远不如卫星原子钟,存在时间偏差(钟差)。
因此实际需要至少 4 颗卫星:
3 颗用来解算三维位置(经度、纬度、高度)
第 4 颗用来算出并消除时钟误差。
接收机拿到 4 组数据:
4 颗卫星的太空坐标 + 接收机到每颗卫星的距离
通过方程组求解,得到接收机在地球上的三维坐标。
电离层、对流层:大气层会让电磁波速度变慢,测算距离偏大;
多路径效应:信号先反射到建筑墙面再到手机,算出错误距离(高楼峡谷定位漂移主要原因);
卫星轨道微小偏差、原子钟微小误差;
遮挡:隧道、室内、密林,接收不到卫星信号,无法定位。
单点定位:只用接收机直接接收卫星信号,手机普通定位就是这种,误差几米~十几米;
RTK 高精度定位(差分定位):增加地面基准站修正误差,可以做到厘米级,无人机、自动驾驶、测绘在用。
基础定位原理完全相同,只是卫星星座、信号频率、控制系统归属不同。现在绝大多数手机同时兼容北斗 + GPS 多系统,同时搜更多卫星,定位更快、更稳。
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