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手機怎麼知道我在哪 導航的原理你知道嗎?

如今,人們出門很多時候要靠導航。當我們去一個地方卻不知路線的時候,打開導航,手機就會自動規劃好路線。外賣快遞員利用導航送餐,司機師傅利用導航開車,我們利用導航找到不太熟悉的地方。

那麼,導航的原理是什麼呢?要想實現導航,首先需要定位。導航指的是規劃路線,引導我們到達目的地,而定位則是指確定我們的位置。只有定位準了,導航規劃的路線才有意義。那談起手機是如何定位的,就不得不提到全球定位系統。

全球定位系統(Global Positioning System,GPS)是由美國政府和軍方研發的全球衛星導航定位系統,1994年建成並投入使用。GPS系統由空間段、地面段和用戶段三大部分組成。建成之初,空間段包括24顆衛星,均勻分布在6個不同的軌道面上。地面段是整個系統的管理中心,用戶段即各種接收機,能接收GPS衛星的信號。

GPS信號能夠給出衛星的位置信息以及信號傳播用的時間,兩者相乘便能測量出距離。理論上來講,一個觀測點同時測量出到任意三顆星的距離,列出一個三元二次方程便可以求解出觀測點的位置坐標。這就像以每一顆衛星為原點,以測量到的距離為半徑畫球,兩個球面相交形成的是一個圓,三個球面相交形成的是一個點,這個點就是我們的觀測點了。

實際上,因為有鐘差,3顆衛星定位不準,我們需要觀測4顆星才能準確定位。

測量傳輸時間需要兩台高精度原子鐘,一台在衛星上,另一台在接收機內部。由於兩台鐘很難完全對準,很容易使測量的距離有誤差。衛星鐘差可以應用GPS信號所給出的參數加以修正,而接收機的鐘差,一般難以預先準確確定,需要把它作為一個未知參數。因此,在一個觀測點,為了實時求解4個未知參數(即觀測點的3個位置坐標及1個鐘差參數),至少需要同時觀測4顆衛星。

基於這個原理,只要我們在智能手機上安裝好GPS晶元,晶元能夠接收衛星信號以及解算信息,就能夠確定位置了。

阿波羅網責任編輯:王和 來源:科普中國 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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