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文档简介

项目二

汽车信息感知系统任务5

导航定位技术主讲人：曾鑫智能网联汽车技术全球定位系统课程导入学习目标理解GPS全球卫星定位系统的构成，和它的工作原理。01激活旧知你能告诉我GPS是什么吗？激活旧知探索新知

GPS全球卫星定位系统通常由地面控制部分、卫星空间部分、终端装置部分三个核心部分组成。探索新知在任何特定时间，大约有30颗GPS卫星在太空运行，他们各自距离地球表面约2万公里。每个工作卫星发射导航和定位信号，用户可以使用这些信号来实现导航。1.卫星探索新知控制站分散在世界各地，用于监视和控制卫星，其主要目的是让系统保持运行，并验证GPS广播信号的精确度。担负起对地面监测系统的全面控制，收集并处理监控站提交的各类观测数据，用系统固定格式进行编写并传递到地面的发射中心，由发射中心传送至给卫星，并且主控站还需要实时修改每颗卫星的星历，对时钟数值进行修正。2.控制站探索新知最核心的就是进行数据传输任务，将主控站的各类导航数据，定位数据以及电文传送到空间卫星，同时也会将卫星的健康状态实时地传送到主控站，与主控站进行信息互通互动。3.地面天线探索新知GPS接收器存在于手机、电脑、汽车、船只以及许多其他设备中，如果周围没有高楼等障碍物并且天气良好，那么无论你身在何处，GPS接收器应每次至少检测到四颗GPS卫星。4.GPS接收器探索新知GPS的工作原理GPS实施的是“到达时间差”的概念，利用每一颗GPS卫星的精确位置和连续发动的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。探索新知GPS的工作原理在三维空间中，卫星1可以发送的信息包含自己的坐标（X1，Y1，Z1）和当前时间T1，因为定位卫星上方有原子钟，所以时间信息是非常准确的。汽车接收卫星1的信号时间为T，此时汽车所在的位置应该是在以卫星1为圆心，半径为光速*（T-T1）的球面上。如果加上第二颗卫星，汽车的位置可以缩小为两个球面相交的圆圈上，加上第三颗卫星位置信息就可以将范围缩小到圆圈上的两点，其中和地球球面相交的点即为汽车当前坐标。但是还有一个未知数，汽车接收到卫星的时间T，因为汽车授时不准确，微小的误差都是要乘以光速，会使得距离误差特别大。所以需要第四颗卫星，解决时间误差的问题。探索新知小贴士另一种理解的方式，无人机的空间坐标包含X、Y、Z，时间为T，有四个未知数，所以需要四个方程求解。如果GPS接收设备没有时间差，那么只需要三个方程即可求解，也就是三颗卫星。GPS定位原理的理解GPS

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