GPS不是目前广泛认知的服务器,实现定位的过程中无需发送请求。
GPS卫星可以理解成一个时时刻刻都在向外发送数据信息的电台,数据的传输是单向的。
通过GPS实现定位的过程非常复杂,这里简化的说一下。
如果定位一个目标,需要确定三维坐标,X、Y、Z,也就需要三组方程。例如上图,如果知道三个卫星的位置,还有各自卫星和定位点之间的距离,三个方程就可以列出来了。
卫星是在既定轨道上行驶,每个卫星内置高精度时钟,所以每个时刻的坐标是已知的。位置和时间信息以趋于光速的传播速度发送给地面的接收机,由于接收机的时钟和GPS始终趋于同步,进而距离也就有了。然后就可以解方程了。
上边用到了不少“趋于”,主要原因是过程中有很多误差,比如常见的一个:卫星信号传播速度的误差。为了能够减少误差,需要更多的数据,也就是更多的卫星。
一般来讲,四颗卫星实现定位是最低水准。我们平时使用的时候往往会用到更多,相应的精度也就更高。
定位的过程中,GPS提供的是已知数据,接收机只管接收。通过这些数据来计算出坐标的过程是在接收机上实现的。卫星并没有直接把接收机的坐标告诉接收机,接收机也不用向卫星发送请求。
GPS具备接收信息地面信号的能力,不过接收的是地面参考站的信息。如果GPS接收每个接收机的数据,那就会出现问答中提及的问题,需要有足够的强大的运算能力,同样需要解决稳定性的问题,好多年前送上天的卫星承受不住。
首先,我们得明白GPS系统的大致原理:GPS属于无源定位(不接受我们的数据请求,他是高富帅,我们设备是小屌丝,高富帅不会理小屌丝)GPS卫星系统有24颗高精度在轨卫星组成,所有的GPS卫星都在源源不断的向地球发送自己的星历信号(星历信号由地面GPS地面监控站提供给GPS卫星),在地球上任何一点都能接收到至少3颗卫星发射的信号,以便移动设备采集GPS卫星位置参数。被采集的GPS卫星参数会经过客户端特定的芯片组进行必要的逻辑运算,譬如立体几何位置,相对论位置,最后按所求各个参数占整体精度的比重,求加权平均数,以获得最可能位置。GPS作为世界上应用最广泛的导航系统,有几十亿设备同时使用她,为什么几十年前的设备能承受如此大压的力呢?其实,GPS卫星并不提供用户位置的运算功能,她是单向广播式定位。什么意思呢?在定位的过程中那些个卫星个个都是一个广播,一个大喇叭,见人就叫,喂~喂~我在哪里哪里~~~当许多人告诉我们他的位置时,结合我们自己所在地方的地图,地形我们一看,哦~~~原来我们在这里。为什么才出门两小时手机电就掉这么多?因为GPS定位系统算出我们的位置中的算过程完全依赖于我们的客户端,所以GPS能承受如此大的导航压力。你看着手机,“幸好我机智带了充电宝”,插上电,于是你继续前行。~~~
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全球定位系统(Global Positioning System)即卫星定位系统。简单地说,这是一个由覆盖全球的24颗卫星组成的卫星系统。这个系统可以保证在任意时刻,地球上任意一点都可以同时观测到4颗卫星,以保证卫星可以采集到该观测点的经纬度和高度,以便实现导航、定位、授时等功能。这项技术可以用来引导飞机、船舶、车辆以及个人,安全、准确地沿着选定的路线,准时到达目的地。
对于GPS是如何应对全球那么多定位请求的?
首先解释下 GPS定位的基本原理:根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的起算数据,采用空间距离后方交会的方法,确定待测点的位置。目前GPS系统提供的定位精度是优于10米,而为得到更高的定位精度,我们通常采用差分GPS技术:将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。根据基准站已知精密坐标,计算出基准站到卫星的距离改正数,并由基准站实时将这一数据发送出去。用户接收机在进行GPS观测的同时,也接收到基准站发出的改正数,并对其定位结果进行改正,从而提高定位精度。
现在使用GPS的人如此多,它又是怎么做到快速精准的呢?很简单!GPS卫星只广播自己的位置信息和授时,接收机通过接收多个卫星的信号来解算自己的位置。以收音机为例,收音机再多,广播台都没有影响呀,广播台只负责发送信号,多少人收听,收不收得到信号,那不是广播台的事。
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