gps导航原理
gps导航原理
gps导航原理
GPS导航系统的基本原理是利用全球定位系统（Global Positioning System，缩写GPS）中的卫星定位信息来确定用户
的位置，并使用地图数据和路线规划算法来提供导航指引。
GPS由24颗绕地球轨道运行的卫星组成，这些卫星通过广播
无线信号，向地面上的接收器发送信息。
接收器接收到至少3
颗卫星的信号后，通过计算这些卫星信号的传播时间和卫星位置信息，可以确定接收器所在位置的地理坐标。
当接收器接收到更多的卫星信号时，可以增加测量的精度。
在导航过程中，GPS接收器会通过持续地接收卫星信号，不
断确定自身的位置。
同时，GPS设备还需要地图数据来提供
导航指引。
这些地图数据通常包含了道路网络、地标以及其他有用的信息。
导航系统使用这些地图数据和路线规划算法，通过计算最佳路径和提供导航指令，将用户引导到目的地。
在实际应用中，GPS导航系统通常会配备显示屏，用于显示
地图和导航指令。
同时，还可以提供声音提示，帮助司机更方便地接收导航指引。
总结起来，GPS导航系统的原理是通过接收来自卫星的定位
信号，确定用户的地理位置，并结合地图数据和路线规划算法，提供导航指引，帮助用户准确定位，并找到最佳的行驶路径。
gps导航工作原理
gps导航工作原理GPS导航是一种利用全球定位系统（GPS）进行导航的系统。
通过接收来自卫星的信号，系统能够计算出用户的当前位置并提供准确的导航指引。
GPS导航的工作原理如下：1. 卫星发送信号：全球定位系统由数十颗绕地球轨道运行的卫星组成。
这些卫星会周期性地发送信号，其中包含有关卫星位置和时间的信息。
2. 接收器接收信号：用户的GPS接收器（例如汽车上的导航设备或手机上的导航应用程序）接收到卫星发出的信号。
至少需要接收到3颗卫星的信号才能进行最基本的位置计算，而对于更准确的定位则需要接收到4颗或更多卫星的信号。
3. 信号计算：GPS接收器利用接收到的卫星信号，计算出用户的当前位置。
这个计算是通过测量信号从卫星到接收器的传播时间来进行的。
由于光速是已知的，接收器可以通过测量信号的传播时间和卫星发射信号的时间来计算出用户与卫星之间的距离。
4. 位置计算：一旦接收器知道了与几颗卫星之间的距离，它就可以使用三角定位原理来计算出用户的精确位置。
具体来说，接收器利用接收到的信号来计算出与每颗卫星之间的距离，并将这些距离作为一个三角形的边长。
然后，通过比较这些距离和卫星位置的几何关系，接收器可以确定用户的位置。
5. 导航指引：一旦用户的当前位置被确定，GPS接收器可以根据预先加载的地图数据和用户提供的目的地，计算并提供导航指引。
根据用户的位置和目的地，系统可以计算出最佳的路径，并提供文字或声音指示，引导用户按照正确的方向前进。
值得注意的是，GPS导航系统的准确性和性能可能会受到一些因素的影响，例如地形、建筑物、天气条件和电磁干扰等。
因此，在使用GPS导航时，用户应该保持适当的警惕，并结合实际情况进行导航。
GPS导航原理
GPS导航原理GPS（全球定位系统）是一种基于卫星定位的导航系统，被广泛应用于航空、航海、汽车导航以及户外探险等领域。
本文将介绍GPS导航的原理及其工作方式。
一、GPS系统概述GPS系统由一系列卫星、地面控制站和用户终端组成。
目前，美国的GPS系统是全球应用最广泛的卫星导航系统之一。
该系统共有24颗活跃的导航卫星，它们以地球同步轨道运行，覆盖全球范围。
二、1.三角测量原理GPS导航的基本原理是通过三角测量来确定接收器的位置。
GPS接收器同时接收来自多颗卫星的信号，并计算每颗卫星与接收器之间的距离。
通过多个卫星的距离测量，接收器可以确定自身的精确位置。
2.卫星发射信号GPS卫星向地球发射多频信号，其中包括航天器时钟信号和导航信息信号。
接收器接收到卫星信号后，会将其解调然后提取其中的导航数据。
3.测距原理接收器通过测量卫星信号的传播时间来计算卫星与接收器的距离。
GPS卫星发射信号到接收器经过的时间可以通过测量信号的传播时间来得到。
由于信号的传播速度是已知的，接收器可以根据测量的传播时间计算出距离。
4.定位计算接收器接收到至少三颗卫星的信号后，可以计算出接收器和每颗卫星之间的距离。
这些距离会被转换成三个球面坐标，然后通过在这些坐标上进行三角测量，可以确定接收器的准确位置。
5.精度提高为了提高GPS导航的精确性，通常需要接收到更多的卫星信号。
接收器接收到的卫星数量越多，计算出的位置精度就越高。
此外，还可以利用差分GPS技术来进行位置校正，进一步提高导航的精度。
三、GPS导航的应用领域GPS导航广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1.航空导航：飞机可以通过GPS系统来精确导航，提高安全性和飞行效率。
2.航海导航：船只可以利用GPS导航系统来确定准确的位置和航向。
3.汽车导航：随着汽车导航系统的普及，司机可以通过GPS导航仪来查找最佳路线和实时交通信息。
4.户外活动：徒步旅行者、露营者和登山者可以借助GPS导航仪确定位置、制定路线和规划行程。
GPS导航定位原理以及定位解算算法
GPS导航定位原理以及定位解算算法GPS（全球定位系统）是一种基于卫星信号的导航系统，用于确定地球上任意点的位置和时间。
GPS导航定位的原理基于三个基本原则：距离测量、导航电文和定位解算。
首先，定位解算的基本原理是通过测量卫星与接收器之间的距离差异来确定接收器的位置。
GPS接收器接收卫星发射的信号，并测量信号从卫星到接收器的时间延迟。
通过已知卫星位置和测量时间延迟，可以计算出接收器与卫星之间的距离。
至少需要接收到4个卫星信号才能进行定位解算，因为每个卫星提供三个未知数（x、y、z三个坐标）和一个时间未知数。
其次，GPS导航系统通过导航电文提供的卫星轨道参数来计算卫星的精确位置。
每个卫星通过导航电文向接收器传递关于卫星识别码、卫星轨道和钟差等数据。
接收器使用这些参数来计算卫星的准确位置。
最后，通过定位解算算法，将接收器收到的卫星信号和导航电文中的轨道参数进行计算，可以确定接收器的位置。
定位解算算法主要有两种：三角测量法和最小二乘法。
三角测量法基于三角学原理，通过测量多个卫星与接收器之间的距离差异，然后根据这些距离差异以及卫星的位置信息来计算接收器的位置。
这种算法的优势是计算简单，但受到测量误差的影响较大。
最小二乘法是一种数学优化方法，通过最小化接收器位置与测量距离之间的误差平方和来求解接收器的位置。
该方法考虑到了测量误差的影响，并通过对多个卫星信号进行加权以提高解算的准确性。
除了上述的定位解算算法，GPS导航系统还使用了差分GPS和惯性导航等技术来提高定位精度和可靠性。
差分GPS通过接收器与参考站之间的信号比对，消除了大部分的误差，提高了定位精度。
惯性导航通过测量加速度和角速度来估计接收器的位移，可以在信号丢失或弱化的情况下提供连续的导航定位。
综上所述，GPS导航定位通过距离测量、导航电文和定位解算算法来确定接收器的位置。
通过接收到的卫星信号和导航电文中的轨道参数，定位解算算法能够计算出接收器的位置，并提供准确的导航信息。
GPS导航工作原理
GPS导航工作原理GPS（全球定位系统）是一种基于卫星定位的导航系统，通过使用一组卫星，可以在全球范围内精确确定地理位置。
GPS导航设备成为现代生活中不可或缺的一部分，我们可以在汽车、手机等设备上看到它们的身影。
那么，GPS导航是如何工作的呢？下面将详细介绍GPS 导航的工作原理。
1. 卫星GPS导航系统依赖于一组由美国空军维护的24颗位于地球轨道上的卫星。
这些卫星以固定的轨道周围环绕地球，每颗卫星的周期大约为12小时。
这些卫星通过广播精确时间和位置信息，提供给GPS设备使用。
2. 接收机GPS导航设备主要由GPS接收机组成。
接收机内置了一块高精度的钟，并能够接收卫星广播的信号。
当我们使用GPS设备时，接收机会搜索并锁定到至少4颗卫星的信号。
3. 定位一旦接收机锁定到卫星信号，它就能够计算出自己与这些卫星的距离。
接收机使用卫星广播的信号传播速度和接收到信号的时间差来计算距离。
对于三维定位，至少需要锁定到4颗卫星并测量到它们与接收机的距离。
4. 三角定位GPS导航系统通过三角定位原理来确定接收机的位置。
每颗卫星传输的信号都包含了卫星的位置和精确时间信息。
接收机利用这些信息以及测定的距离来计算出自己的位置。
通过与更多卫星测量距离，可以提高定位的准确性。
5. 精度与误差GPS导航的精度受到多种因素的影响。
其中最常见的误差来源包括大气层延迟、信号反射、接收机钟的不精确以及多径效应等。
为了提高精度，GPS设备通常会配备差分GPS功能，通过使用额外的基准站来校正误差。
6. 导航计算一旦确定了接收机的位置，GPS导航系统可以计算出所需的导航信息，例如行驶路线、距离、速度等。
导航信息可以通过屏幕显示或语音提示向用户提供。
总结：GPS导航系统通过卫星定位和三角定位原理来确定接收机的位置，从而提供导航信息。
它的工作原理涉及卫星、接收机、定位、三角定位、精度与误差以及导航计算等方面。
GPS导航系统已经成为现代交通和定位的不可或缺的技术，为我们的生活提供了便利。
GPS_百度百科
GPS_百度百科一、GPS的基本概念和原理GPS，全称为全球定位系统（Global Positioning System），是一种基于卫星导航系统的定位技术。
它由一系列的卫星、地面控制站和用户设备组成，能够准确测量地球上任意点的位置坐标，并提供导航、定位等功能。
GPS的原理主要基于三个方面：卫星发射的信号、接收器接收的信号和测量时间。
首先，GPS系统中有24颗卫星（包括备用卫星），它们通过人造卫星轨道在地球上的分布。
这些卫星以恒定速度绕地球旋转，每颗卫星每天都会固定几次跟踪站的位置，并通过无线电信号发送卫星的位置信息。
其次，GPS接收器位于地面或者其他移动设备中，用来接收卫星发射的信号。
接收器会接收到至少四颗卫星的信号，并通过测量信号的传播时间来计算接收器到每颗卫星的距离。
通过将这些距离进行三角测量，GPS接收器能够确定接收器所在的位置。
最后，GPS接收器需要测量时间来确定信号传播的速度，并精确计算出定位信息。
GPS接收器内置一个高精度的原子钟，用来测量信号传播的时间。
接收器通过比较卫星发射信号的时间和它接收到信号的时间差来计算信号的传播时间，从而得出定位信息。
二、GPS的应用领域GPS的应用广泛，涵盖了几乎所有与位置有关的领域。
下面简要介绍几个主要的GPS应用领域：1.车辆导航和交通管理：GPS可以实时导航汽车、飞机等交通工具，提供最佳路线和交通信息，并帮助交通管理部门监控交通流量和疏导交通。
2.航海和航空：GPS已经成为航海和航空领域的重要工具，可用于船舶和飞机的导航定位、航线规划等。
3.军事应用：GPS最初是作为军事导航系统而研发的，现在仍广泛应用于军事领域，用于战术导航、目标定位、军事通信等。
4.地质勘探和测绘：GPS能够提供高精度的地球表面位置坐标，因此在地质勘探、测绘和地质灾害预警等方面有重要应用。
5.环境监测和气象预测：GPS可以用于监测大气湿度、气压和大气延迟等数据，从而提供准确的气象预测和环境监测。
GPS导航原理
GPS导航原理GPS导航是如今广泛应用于汽车、船舶和飞机等交通工具中的一种导航系统。
它通过利用地球上的卫星系统，能够提供精准的位置和导航信息。
本文将介绍GPS导航的原理和工作方式。
一、GPS导航的原理GPS，即全球定位系统（Global Positioning System），由一系列的卫星、地面控制站和用户接收器组成。
GPS导航的原理是基于三角测量原理，通过测量用户接收器与多颗卫星之间的距离来确定其位置。
1.卫星发射信号GPS系统中的卫星向地面发送无线电信号，包含卫星的精确位置和时间信息。
这些信号以无线电波的形式传播，并且以相对准确的速度（299,792,458米/秒）传输。
用户接收器接收到这些信号后，将利用其中的信息进行计算和定位。
2.接收器接收信号用户接收器是GPS导航系统的核心。
它接收到来自多颗卫星的信号，并将其转化为可供计算的数据。
用户接收器通常由天线、接收芯片和计算机处理器组成。
天线用于接收卫星信号，接收芯片负责解码信号，并将其转换为数据，而计算机处理器负责计算位置和给出导航指令。
3.测量距离接收器通过测量从多颗卫星接收到信号所需的时间，并根据信号传播的速度计算出与每颗卫星之间的距离。
由于信号的传播速度非常快，计算机处理器可以准确地计算出用户接收器与每个卫星的距离。
4.三角测量定位根据测量到的距离信息，用户接收器可以使用三角测量原理来确定自身的位置。
通过与至少三颗卫星的距离计算，用户接收器可以确定自己位于三个测量线的交点上。
而四颗或更多卫星的距离测量，可以提供更高精度的定位。
二、GPS导航的工作方式GPS导航系统基于原理的工作方式如下：1.定位计算用户接收器通过测量与多颗卫星的距离并进行三角测量，计算出自身的位置。
这个过程需要至少测量三颗卫星的距离来确定自身位置，并尽量测量更多卫星的距离以提高定位精度。
2.时间同步GPS导航系统通过卫星传输精确的时间信息，用户接收器利用这个时间信息与卫星信号的传输时间计算距离。
GPS导航定位原理以及定位解算算法
GPS导航定位原理以及定位解算算法全球定位系统（GPS）是一种基于卫星导航的定位技术。
其基本原理是通过接收来自卫星系统的信号，并利用这些信号的时间差来计算接收器与卫星之间的距离，进而确定接收器的位置。
GPS定位原理：1.卫星信号发射：GPS系统由一组运行在地球轨道上的卫星组成。
这些卫星通过周期性地广播信号来与地面上的GPS接收器进行通信。
2.接收器接收信号：GPS接收器接收来自卫星的信号，一般至少需要接收到4颗卫星的信号才能进行定位。
3.信号延迟计算：GPS接收器通过测量信号从卫星发射到接收器接收的时间来计算信号的传播延迟，然后将延迟转换为距离。
4.距离计算：GPS接收器通过比较接收的信号与预先知道的卫星发射信号之间的时间差，进而计算出接收器与卫星之间的距离。
5.定位解算：通过同时计算接收器与多颗卫星之间的距离，可以确定接收器所在的位置。
这一过程通常使用三角测量或者多路径等算法来完成。
GPS定位解算算法：1.平面三角测量：这是一种常用的定位解算算法。
通过测量接收器与至少三颗卫星之间的距离，可以得到三个方程，从而确定接收器的位置。
2.弧长法：这一算法通过测量接收器与至少四颗卫星之间的距离，将每个卫星看作是一个弧线，然后通过计算不同卫星间弧线的交点来确定接收器的位置。
3.最小二乘法：这种算法将测量误差最小化，通过最小二乘法来计算接收器与卫星之间的距离和接收器的位置。
4.系统解算：该算法利用多个时间点上的观测数据，通过组合计算来减小误差，精确确定接收器的位置。
GPS定位解算算法根据具体的应用场景和精度要求有所不同，不同的算法有着各自的优缺点。
在实际应用中，通常结合多种算法进行定位，以提高精度。
同时，还可以通过使用差分GPS（DGPS）来消除大气延迟和接收器误差，进一步提高定位精度。
总结：GPS导航定位原理基于卫星信号的接收和测量，通过计算信号传播的时间差来确定接收器与卫星之间的距离，并通过不同的算法进行定位解算。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
电子测距系统
伏尔（VOR）
罗兰-C
•罗兰-C 是由美国的海岸警卫队在 50 年代末研制成功的。 •导航方式跟罗兰-A 基本相同，但作用距离可以达到 1000
海里，可以用作远程导航系统。
•目前，北大西洋、北太平洋、地中海、中国沿海、美国本土
和苏联（现在的俄罗斯）总共建设了 60 多个台站。
•1975 年，罗兰-C 被美国宣布为标准航海导航系统。
北宋 （AD.960-1127）
北宋 （AD.960-1127）
航海过程
在 James Cook（1728－1779）以前，船的安全 行驶依靠原始的导航技术，这些技术能够粗略的给 出船的位置。
在航海的过程中，船员们需要知道两条信息： 他们在地球上的经度和纬度的位置坐标，以及精确 的将坐标值映射到地图上。
纬度和经度
N
纬度
S
经度
E
W
航海过程
• 纬度可以通过观察太阳、月亮和星星的运动来 判断。
• 经度的判断比较困难，必须计算出地球上不同 地点的时差。
纬度和经度
北极 北极 南极
赤道参 考面
经度 子午线
纬度
赤道
南极
纬度
• 0˚ 位于赤道 • 90˚N 在北极点
• 北京市的纬度是 多少？
• 南极的纬度是多 少？
罗兰-C 双曲线定位原理
罗兰-C 信号
脉冲结构和序列
罗兰-C 接收机
T.I. 9000
什么是导航?
导航就是安全有效的从一个地点到达另一个地点.
我们为什么需要导航?
我在哪?
你就在这里.
但是这里是哪里?
你在哪?
• 你能在地图上找到你现在的位置吗? • 你能在黑夜里返回你现在的位置吗?
导航历史
早在公元前3500年前，人类就有历史记载用大船装在货物
进行商业贸易的历史。这标志了人类导航艺术的诞生。 早期的
早期导航工具的弱点
• 早期的导航工具有着众多的不确定性因素，以至 于绘制的世界地图不够精确
• 指南针依赖于北地磁极点与北地球自传轴点重合 （事实不是这样！）
• 陆地导航依靠地面地标的辅助，然后将这些地名 映射到地图上来对行车进行校准
• 这些技术不适于海上应用
海上导航
• 文艺复兴时期，海上航线遇到的最大困难就是怎 么确定经度问题。
惯性导航系统（INS）
惯性导航系性导航系统（INS）
环行激光陀螺仪
CNS-天球导航系统
CNS-天球导航系统
地形辅助导航系统（TANS）
78 76 74 72 70 68 66 64 62 60 58 56 54 52 50 48 46 44
有源和无源无线电导航系统
导航家都是在靠近海岸线用肉眼观察陆地标记或者大地特性来
辨别方向的。他们通常白天行驶，晚上找个平静的港口抛锚。
他们没有航海图，但他们列出了所需的方向，类似于今天的巡
航向导.
.
导航历史
当他们在看不到大陆的时候，他们通过在白 天观察太阳的位置，晚上观察北极星的位置来辨 别南北方向。
导航历史
早期的航海家们总是在靠近海岸 线的附近白天活动，当天气不好或 者晚上的时候不出海活动。在中世 纪，欧洲的航海家们在整个冬季都 不出海活动。这样就自然的限制的 他们的活动范围。大范围的航海活 动必然会带来风险。
• 六分仪能够为海上航线提供纬度位置 • 指南针能够为航海提供方向信息 • 但是你却不知道向东或者向西行驶了多少
•一个很好的例子
好船最终报废！
经度
• 1707年，10月22号，由于航位推测法的错误，导 致2000多人死亡的海难。
• 1717年，anne 女皇宣称，如果谁能够将航海的经 度准确度保持到1/2度（相当于在平行于赤道行驶 30英里），将对他悬赏20000英镑。
• 按照惯性测量装置在载体上的安装方式， 可分为:
–平台式惯性导航系统 –捷联式惯性导航系统
平台方式: 保持传感器的姿态
这种方法将IMU相对于周边环境的姿态保持不变。
捷联方式: 固定惯性测量单元（IMU）
这种方法适用于安装小的和高精度的惯性测量单元。这比 平台方法先进的多，适用于重量轻、体积小、功率低和高精度 的场合。底侧必须安装一个带有范围大的角度计的陀螺仪来感 知机身的运动，以及一台高速的计算机来进行坐标转换运算。
第10章: 差分GPS技术 第11章: 速度、姿态和时间测量 第12章：干扰和抗干扰技术 第13章：高灵敏度接收机技术 第14章：完好性监测技术 第15章：组合导航技术 第16章：其它应用技术 第17章：GLONASS系统 第18章：Galileo系统
第1章: 概述
1.1 什么是导航？ 1.2 我们为什么需要导航? 1.3 导航历史回顾 1.4 现代导航系统 1.5 导航系统应用
卫星导航原理及应用技术
第1章: 绪论 第2章: GNSS简介 第3章: GPS 坐标和时间系统 第4章: GPS 卫星轨道 第5章: GPS 信号结构和导航电文 第6章: GPS 接收机 第7章: GPS 导航观测量和误差分析 第8章: GPS 定位原理 第9章: 整周模糊度技术
卫星导航原理及应用技术
经度
• 经线位于南北几点 之间的连线。
• 0˚ 经过英国的格林 威治。
• 负的经度为西经， 正的为东经
• 北京市的经度是多
少？
地图
18世纪的“精度”地图能够给我们提供很多信息，告诉我们 当时的导航精度有多高。人民曾经很长一段时间用来测量大地经 度和纬度的值，并且取得了很大成功。
专业工具
• 航海家们早期使用的工具只能粗略的定位
古代导航工具
直角器（Cross-staff）
标尺（Back-staff）
古代导航工具
四分仪（Quadrant）
夜间记时仪器 （Nocturnal ）
星盘（Astrolabe ） 航海员星盘 （Mariner‘s Astrolabe）
指南针-中国古代导航工具
汉朝 （BC.206－AD.220）
南宋 （AD.1127-1279）
六分仪 • 六分仪能够测量位于水平面以上物体的仰角（北极星、
太阳等），经常用于寻找纬度
• 指南针 • 用于指引方向
通过记录通过 的步伐来测量距离 或者速度、经历过 的时间等
航位推测法
• 航位推测法在长距离的航行中会带来很大误差 • 如果从纽约到伦敦，当旅行结束时，在95％的定
位精度下，将会累积175英里的误差