GPS定位原理及应用分析

GPS定位原理及应用分析

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/wang_yong_hui_1234/article/details/137840451

一、定位原理

1. 卫星定位（GPS，北斗导航）

• 硬件构成：由24颗卫星组成一套导航系统。
• 为何是24颗卫星：可以实现全球覆盖，确保地球上任意位置可观测到4颗卫星。
• 定位原理：电磁波传播速度为3×10^8 m/s，卫星信号传播到地面约需0.06s。卫星发射的信号包含自身坐标（x,y,z），通过接收4颗卫星的信号，可以计算出接收机的坐标。

2. Wi-Fi定位

• 每个无线AP（路由器）都有一个全球唯一的MAC地址。设备通过扫描周围可见的Wi-Fi热点来确定位置。但无法定位海拔高度。

3. 蓝牙定位

• 基于蓝牙信号的接收强度（RSSI）和设备之间的距离来确定位置。同样无法定位海拔高度。

4. 基站定位

• 利用移动通信基站（如手机网络基站）信号的强度和位置信息来确定移动设备位置。无法定位海拔高度。

5. 传感器定位

• 应用于机器人、汽车避障等场景，使用超声波、激光雷达等技术。无法定位海拔高度。

二、GPS误差的情况

1. 外部因素

• 大气层影响：电离层和对流层对GPS信号的延迟效应会影响定位精度。
• 卫星星历误差：由于多种摄动力的影响，卫星轨道预测存在误差，影响定位精度。
• 卫星时钟误差：GPS卫星时钟与标准时间的偏差会导致较大的定位误差。
• 多径效应：信号反射和折射在室内和城市环境中尤为显著，影响定位精度。

2. 内部因素

智能手机中的GPS芯片集成在CPU或基带芯片中，不同厂商的产品性能差异也会导致定位误差。

三、RTK原理（实时动态差分定位）

1. 组网结构

RTK系统包括基准站和流动站两个主要组成部分。基准站提供参考数据，流动站则需要测量自身三维坐标。

2. 定位流程

1. 基准站观测和接收卫星数据。
2. 基准站通过无线电台将观测数据实时发送给流动站（距离一般不超过20公里）。
3. 流动站同时接收卫星数据和基准站数据。
4. 流动站基于相对定位原理进行实时差分运算，解算出三维坐标，精度可达1-2厘米。

3. 网络RTK vs 传统RTK

传统RTK存在距离限制，而网络RTK通过多个基准站和中央服务器，可以模拟出虚拟基准站，突破了距离限制。

四、GPS定位实用场景

1. 信号差的场景（车载、室内）

通过增强信号强度来改善定位效果，但无法提升精度。

2. GPS定位辅助

通过APP读取设备经纬度信息，可以提升定位精度。

3. 高精度定位

要达到亚米级精度，需要借助RTK硬件和网络服务。

总结：在考虑成本的情况下，读取现有GPS终端设备的经纬度信息是提升定位精度的最佳方案。