gps定位精度高吗，为什么最少需要4颗卫星？-凯时网站-首页

　　司南导航：gps是全球卫星定位系统的简称(global positioning system)。卫星导航是gps系统一个应用范例，导航应用十分普及，小至手机电子地图，大至汽车、轮船、飞机，更高级的像导弹、火箭、宇宙探索，都有极其广泛的应用。

　　gps是个高大上的时髦名词，从民用的角度出发，了解其基本原理，丰富自己的知识，很有必要。定位问题，通俗地说就是个确定物体空间位置的问题。有过九年义务教育的人们都知道，确定位置就是在三个互相垂直坐标轴的坐标系下，描述位置的方法。

　　以地面上行驶的汽车为例。通常需要确定，汽车的经度、纬度和海拔高度，甚至汽车的行驶速度。定位就是利用gps卫星的位置信息来确定汽车位置。有了汽车的位置，其他的速度问题就迎刃而解了。

　　我们知道，地面物体的三维坐标有三个坐标参数，即经度(λ)、纬度(φ)、高度(h)。三个未知参数，只需要知道3颗卫星即时到地面确定地点所接收的位置信息，就可以列出闭合方程组求解出该点的三维坐标了。可是，我们依靠电磁波的信号通信方式，来获得卫星与地面的位置信息。卫星与地面物体的距离是，电磁波传播到地面物体的时间差乘以信号的传播速度而得到的。其中，信号的空中传播速度，接近于真空中的光速(30万千米/秒)，速度极高。因此，对时间差的计算就要求非常精确，稍有不慎，差之毫厘谬以千里，则卫星与地面的距离计算偏差就会很大，导致计算位置与实际位置偏差很大，通俗说就是位置精度很差。影响时间差计算精度的因素很多，比如：设备器件性能、信号传输介质性质、海拔高度、天气、风速等。其中，设备器件影响最大，也最具有确定性。比如卫星上计时采用的铯原子钟，精度很高，连续走时1500万年,累积误差小于1秒。gps接收机一般采用石英振荡计时系统，精度一般，与卫星计时系统精度相比差距巨大。因此要设法提高时差的计算精度，解决两个系统存在的时间同步误差，把这种误差也作为一个未知参数。由数学原理可知，4个未知参数，需要4个方程，联立求解闭合方程组。于是，地面物体位置实际上需至少4颗卫星的位置参数。日常我们的导航系统，经常可以接收到10~30颗卫星信号，计算精度完全可以达到民用要求。军事、宇航、科研有更多的提高计算精度的方案，满足不同领域的位置精度要求。

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