gps物理什麼原理

❶ GPS定位的基本原理是什麼

GPS系統定位的基本原理是利用測距交會確定點位。一顆衛星信號傳播到接收機的時間只能決定該衛星到接收機的距離， 但並不能確定接收機相對於衛星的方向，在三維空間中，GPS接收機的可 能位置構成一個球面；

當測到兩顆衛星的距離時，接收機的可能位置被確 定於兩個球面相交構成的圓上；當得到第三顆衛星的距離後，球面與圓相 交得到兩個可能的點；第四顆衛星用於確定接收機的准確位置。因此，如 果接收機能夠得到四顆GPS衛星的信號，就可以進行定位；當接收到信號 的衛星數目多於四個時，可以優選四顆衛星計算位置。

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GPS全球定位系統採用多星高軌測距體制，以距離作為基本觀測量，通過對4顆衛星同時進行偽距測量，即可推算出接收機的位置。由於測距可在極短的時間內完成，即定位是在極短的時間內完成的，故可用於動態用戶。

現代測距實質上是使用無線電信號測量其傳播時間來推算距離。可以測量往返傳播延遲，也可以測量單程傳播延遲。往返傳播測距即主動測距，要求衛星與用戶均具備收發能力。對用戶來說，這不僅大大增加了儀器的復雜程度，而且從隱蔽性來看也是十分不利的，因為發射信號易造成暴露。單程測距（即被動測距）則在很大程度上避免了上述的缺點。

但單程測距要求衛星與用戶接收機的時鍾同步。如果兩個時鍾不同步，那麼在所測量的傳播延時時間中，除了因衛星至用戶接收機之間距離所引起的傳播延遲之外，還包含了兩個時鍾的鍾差。要達到衛星與用戶時鍾同步，在實際工作中很難做到，但可通過適當方法解決。

❷ GPS定位的原理是什麼

GPS定位系統工作原理是由地面主控站收集各監測站的觀測資料和氣象信息,計算各衛星的星歷表及衛星鍾改正數,按規定的格式編輯導航電文,通過地面上的注入站向GPS衛星注入這些信息。測量定位時,用戶可以利用接收機的儲存星歷得到各個衛星的粗略位置。根據這些數據和自身位置,由計算機選擇衛星與用戶聯線之間張角較大的四顆衛星作為觀測對象。觀測時,接收機利用碼發生器生成的信息與衛星接收的信號進行相關處理,並根據導航電文的時間標和子幀計數測量用戶和衛星之間的偽距。將修正後的偽距及輸入的初始數據及四顆衛星的觀測值列出3個觀測方程式,即可解出接收機的位置,並轉換所需要的坐標系統,以達到定位目的。 簡單來說GPS定位系統是靠你的車載終端中內置一張手機卡，通過手機信號傳輸到後台，來實現定位，GPS終端就是這個後台，可以幫你實現一鍵導航、後台服務、等各種人性服務。

❸ GPS工作原理是什麼啊

GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能准確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那麼A點一定是位於以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前後兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能精確進行定位。 以上所說，要實現精確定位，要解決兩個問題：
其一是要確知衛星的准確位置；
其二是要准確測定衛星至地球上我們所在地點的距離。下面我們看看怎樣來做到這點。如何測定衛星至用戶的距離我們過去都學過這樣的公式：時間X速度=距離。我們也從物理學中知道，電波傳播的速度是每秒鍾三十萬公里，所以我們只要知道衛星信號傳到我們這里的時間，就能利用速度乘時間等於距離這個公式，來求得距離。所以，問題就歸結為測定信號傳播的時間。要准確測定信號傳播時間，要解決兩方面的問題。一個是時間基準問題。就是說要有一個精確的時鍾。就好比我們日常量一張桌子的長度，要用一把尺子。假如尺子本身就不標准，那量出來的長度就不準。另一個就是要解決測量的方法問題。時間基準問題 GPS系統在每顆衛星上裝置有十分精密的原子鍾，並由監測站經常進行校準。衛星發送導航信息，同時也發送精確時間信息。GPS接收機接收此信息，使與自身的時鍾同步，就可獲得准確的時間。所以，GPS接收機除了能准確定位之外，還可產生精確的時間信息。測定衛星信號傳輸時間的方法 為了避免採用過多的技術術語，我們先作一個不太恰當的比喻。我們在所處的地點和衛星上同時啟動錄音機來播放「東方紅」樂曲，那麼，我們應該能聽到一先一後兩支「東方紅」的曲子（實際上，衛星上播放的曲子，我們不可能聽見，只是假想能夠聽到），但一定是不合拍的。為了使兩者合拍，我們延遲啟動地上錄音機的時間。當我們聽到兩支曲子合拍時，啟動錄音機所延遲的時間就等於曲子從衛星傳送到地上的時間。當然，電波比聲波速度高得多，電波也不能用耳朵來接收。所以，實際上我們播送的不是「東方紅」樂曲，而是一段叫做偽隨機碼的二進制電碼。延遲GPS接收機產生的偽隨機碼，使與接收到衛星傳來的碼字同步，測得的延遲時間就是衛星信號傳到GPS接收機的時間。至此，我們也就解決了測定衛星至用戶的距離。當然，上面說的都還是十分理想的情況。實際情況比上面說的要復雜得多，所以我們還要採取一些對策。例如：電波傳播的速度，並不總是一個常數。在通過電離層中電離子和對流層中水氣的時候，會產生一定的延遲。一般我們這可以根據監測站收集的氣象數據，再利用典型的電離層和對流層模型來進行修正。還有，在電波傳送到接收機天線之前，還會產生由於各種障礙物與地面折射和反射產生的多徑效應。這在設計GPS接收機時，要採取相應措施。當然，這要以提高GPS接收機的成本為代價。 原子鍾雖然十分精確，但也不是一點誤差也沒有。GPS接收機中的時鍾，不可能象在衛星上那樣，設置昂貴的原子鍾，所以就利用測定第四顆衛星，來校準GPS接收機的時鍾。我們前面提到，每測量三顆衛星可以定位一個點。利用第四顆衛星和前面三顆衛星的組合，可以測得另一些點。理想情況下，所有測得的點，都應該重合。但實際上，並不完全重合。利用這一點，反過來可以校準GPS接收機的時鍾。測定距離時選用衛星的相互幾何位置，對測定的誤差也不同。為了精確的定位，可以多測一些衛星，選取幾何位置相距較遠的衛星組合，測得誤差要小。在我們提到測量誤差時，還有一點要提到，就是美國的SA政策。美國政府在GPS設計中，計劃提供兩種服務。一種為標準定位服務（SPS），利用粗碼（C/A）定位，精度約為100m，提供給民用。另一種為精密定位服務（PPS），利用精碼（P碼）定位，精度達到10m，提供給軍方和特許民間用戶使用。由於多次試驗表明，SPS的定位精度已高於原設計，美國政府出於對自身安全的考慮，對民用碼進行了一種稱為「選擇可用性SA(Selective Availability)」的干擾，以確保其軍用系統具有最佳的有效性。由於SA通過衛星在導航電文中隨機加入了誤差信息，使得民用信號C/A碼的定位精度降至二維均方根誤差在100米左右。採用差分GPS技術(DGPS)，可消除以上所提到大部分誤差，以及由於SA所造成的干擾，從而提高衛星導航定位的總體精度，使系統誤差達到10到15米之內。GPS技術的錯差在GPS定位過程中，存在三部分誤差。一部分是對每一個用戶接收機所共有的，例如：衛星鍾誤差、星歷誤差、電離層誤差、對流層誤差等；第二部分為不能由用戶測量或由校正模型來計算的傳播延遲誤差；第三部分為各用戶接收機所固有的誤差，例如內部雜訊、通道延遲、多徑效應等。利用差分技術第一部分誤差可完全消除，第二部分誤差大部分可以消除，這和基準接收機至用戶接收機的距離有關。第三部分誤差則無法消除，只能靠提高GPS接收機本身的技術指標。對美國SA政策帶來的誤差，實質上它是人為地增大前兩部分誤差，所以差分技術也相應克服SA政策帶來的影響。差分GPS技術消除公共誤差原理假如在距離用戶500公里之內，設置一部基準接收機。它和用戶接收機同時接收某一衛星的信號，那麼我們可以認為信號傳至兩部接收機所途經電離層和對流層的情況基本是相同，故所產生的延遲也相同。由於接收同一顆衛星，故星歷誤差、衛星時鍾誤差也相同。若我們通過其它方法確知所處的三維座標（也可以用精度很高的GPS接收機來實現，其價格比一般GPS接收機高得多），那就可從測得偽距中，推算其中的誤差。將此誤差數據傳送給用戶，用戶就可從測量所得的偽距中扣除誤差，就能達到更精確的定位。

❹ GPS的定位原理是什麼

GPS定位的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，採用空間距離後方交會的方法，確定待測點的位置。目前GPS系統提供的定位精度是優於10米，而為得到更高的定位精度，我們通常採用差分GPS技術：將一台GPS接收機安置在基準站上進行觀測。根據基準站已知精密坐標，計算出基準站到衛星的距離改正數，並由基準站實時將這一數據發送出去。用戶接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站發出的改正數，並對其定位結果進行改正，從而提高定位精度。差分GPS分為兩大類：偽距差分和載波相位差分。

❺ GPS導航的原理是什麼

GPS導航的基本原理是根據高速運動的衛星瞬間位置作為已知的起算數據，採用空間距離後方交會的方法，確定待測點的位置。

GPS導航儀的運行依賴全球定位系統，簡稱GPS，它是由空間衛星、地面監控和用戶接收等三大部分組成，能夠幫助用戶准確定位當前位置，並且根據既定的目的地計算行程，GPS導航儀通過地圖顯示和語音提示兩種方式引導用戶行至目的地的儀器，廣泛用於交通，旅遊等方面。

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GPS導航的功能

1、空間部分

GPS的空間部分是由24顆衛星組成，它位於距地表20200km的上空，運行周期為12h。衛星均勻分布在6個軌道面上，軌道傾角為55°。衛星的分布使得在全球任何地方、任何時間都可觀測到4顆以上的衛星，並能在衛星中預存導航信息，GPS的衛星因為大氣摩擦等問題，隨著時間的推移，導航精度會逐漸降低。

2、轉向語音提示

車輛只要遇到前方路口或者轉彎，車載GPS語音系統提示用戶轉向等語音提示。這樣可以避免車主走彎路。它能夠提供全程語音提示，駕車者無需觀察起顯示界面就能實現導航的全過程，使得行車更加安全舒適。

3、顯示航跡

GPS帶有航跡記錄功能，可以記錄下用戶您車輛行駛經過的路線，小於10米的精度，甚至能顯示兩個車道的區別。用戶可以啟動它的返程功能，找到路線回家。

4、測速

通過GPS對衛星信號的接收計算，可以測算出行駛的具體速度，比一般的里程錶准確很多。

❻ gps使用了哪些物理學

GPS和物理學的關系

1、GPS軌道衛星和天體物理學的關系。
眾所周知，天體物理是以研究恆星、行星、衛星等天體的組成、運動等相關物理性質為主的。而衛星的繞地軌道運動也在之列。經典物理中牛頓的萬有引力定律，開普列的三大定律都是衛星運作的最基本的理論支持。當然衛星的運動軌跡方程也要依靠許多物理方程來運算和定位的。
2、GPS衛星設備和地球物理學的關系
當衛星繞地旋轉時，不僅受地球萬有引力作用，而且也受地磁場的作用。如何避免衛星不會因為這些外部條件的影響而發生逃逸或下墜情況。首先得明白地球具體是怎樣影響衛星的。萬有引力大小方向磁感應力的大小以及方向這些都決定與地球的形狀密度分布和地磁極的位置。而，得出這些結論靠的就是地球物理學。
3，GPS和光學的關系
GPS衛星攝像、拍照利用的是光線反射進入鏡頭。 這其中我們不難看出其中的物理原理。首先最基本的光學原理：光的反射和折射原理；然後就是透鏡成像原理。雖然這些原理看似簡單和基本，但是卻是最實用最科學的依據。還有在美國軍方用GPS中，夜晚也是可以看清圖像的。這主要是運用了紅外線攝像技術，這些肉眼無法觀察到是光線也只有在光學研究中才能正真的了解它，所以GPS要用著項技術就不得不有求於光學了。
4、GPS和熱(力)學的關系
在探究衛星成像問題時，我們不得不說一項攝像技術就是熱成像。就是靠感知的不同溫度而成像，具體的原理就是熱輻射，不同物體溫度不同，熱輻射的強度也自有差別，通過接收輻射射線然後還原圖像。另一方面，熱學中研究的各種物質的熱屬性也被廣泛運用於各種機械和電子設備當中。比如溫控原理累的設備，當設備用材料達到一定溫度時會出現一定相關特性，然後利用這種改變做出相應的狀態改變。這個所謂的特性就是熱力學中研究的物質微觀熱運動的宏觀表現。類似的還有光感元件、聲控元件也是各種設備中必要的組件。
5、GPS和數學物理的關系
以研究物理問題為目標的數學理論和數學方法。它探討物理現象的數學模型，並針對模型已確立的物理問題研究其數學解法，此解釋和預見物理現象，或者根據物理事實來修正原有模型。由此可見，尤其在衛星運動方面，數學物理的數字研究及其重要，對衛星軌道選定，坐標定位，變軌修定起著至關重要的作用。比如：GPS中的坐標計算，普通的三維坐標是無法計算的，因為時差Δt的緣故，所以得用到數學物理（比起普通的高等數學更加深入和具有針對性）中的四維計算。甚至更為復雜的多維空間計算。正因為有數學物理優於高等數學的研究方法所以對GPS的貢獻更顯突出。有了物理研究方法，再有GPS接收器的接收數據，自然的，衛星特定時間的位置和特定位置的通過時間都一清二楚了。這不得不說明GPS離不開數學物理啊。
6、GPS與電磁學的聯系
電磁學顧名思義，是研究電和磁之間相互關系的一門物理學科。就說我們比較熟悉的電磁波就是電場和磁場的相互感應。電場和磁場的一定條件下的運動會磁或者電，從而有了現在的電動機和發電機。GPS的運轉全靠電動機、發電機和電磁波這三樣。GPS的無線信號傳輸全靠電磁波；各種機械設備的驅動全靠發動機；各種電子設備的能源全靠發電機。
而電磁學又包括電學和磁學。電學中研究的電路原理是是所有電子元件的製造基準。還有電磁諧振完全知道了GPS的電磁信號的發送與接收。磁學中研究的各種磁感應原理指導了各種磁性材料的製造。最簡單的就比如磁鐵。由此看見電磁學和GPS是息息相關啊。
其實GPS和物理學的聯系還有很，幾乎關聯了所有物理學科分支。以上幾點是我認為比較主要的聯系。真實的，由於物理各學科之間的聯系比較緊密，所以有時它們共同起作用，而且多數情況下就是這樣。比如，原子物理和化學物理共同決定了材料的空間結構組成，甚至是一些成分組成。所以GPS不僅僅和物理某學科有關系，而是個整個物理學息息相關。
7、相對論為GPS提供了所需的修正
全球定位系統GPS衛星的定時信號提供緯度、經度和高度的信息，精確的距離測量需要精確的時鍾。因此精確的GPS接受器就要用到相對論效應。
准確度在30米之內的GPS接受器就意味著它已經利用了相對論效應。華盛頓大學的物理學家Clifford M. Will詳細解釋說：「如果不考慮相對論效應，衛星上的時鍾就和地球的時鍾不同步。」相對論認為快速移動物體隨時間的流逝比靜止的要慢。Will計算出，每個GPS衛星每小時跨過大約1.4萬千米的路程，這意味著它的星載原子鍾每天要比地球上的鍾慢7微秒。
而引力對時間施加了更大的相對論效應。大約2萬千米的高空，GPS衛星經受到的引力拉力大約相當於地面上的四分之一。結果就是星載時鍾每天快45微秒， GPS要計入共38微秒的偏差。Ashby解釋說：「如果衛星上沒有頻率補償，每天將會增大11千米的誤差。」(這種效應實事上更為復雜，因為衛星沿著一個偏心軌道，有時離地球較近，有時又離得較遠。)

❼ GPS測量技術的原理是什麼

GPS的原理是：天空上多個衛星同時發送信號，地面的接收裝置與各衛星的距離不一樣，到達的時間當然就不一樣，利用時間差來計算出接收機的經緯度。

例如：你的左邊和右邊各有一個人，他們同時向你發出聲音，左邊的是1秒鍾聽到，右邊的是2秒鍾聽到，也就是說左邊的人距離你340米，而右邊的人距離你680米，如果已知二個人的距離，就可以計算出你與左右二人的的距離。

GPS全球衛星定位系統由三部分組成：空間部分———GPS星座；地面控制部分———地面監控系統；用戶設備部分———GPS 信號接收機。

GPS作為最新型的定位技術正在廣泛的應用於軍事、科學、汽車定位、及我們生活的手機定位等等，GPS的誕生使我們的生活發生了巨大的變化，科學研發也有了很大的突破，GPS使很多事情變的更精準化，工作效率化，GPS的靈活、方便使它的應用范圍變的廣泛起來。

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GPS地面監控站主要由分布在全球的一個主控站、三個注入站和五個監測站組成。主控站根據各監測站對GPS衛星的觀測數據，計算各衛星的軌道參數、鍾差參數等，並將這些數據編製成導航電文，傳送到注入站，再由注入站將主控站發來的導航電文注入到相應衛星的存儲器中。

GPS用戶設備由GPS接收機、數據處理軟體及其終端設備(如計算機)等組成。GPS接收機可捕獲到按一定衛星高度截止角所選擇的待測衛星的信號，跟蹤衛星的運行，並對信號進行交換、放大和處理，再通過計算機和相應軟體，經基線解算、網平差，求出GPS接收機中心(測站點)的三維坐標。

GPS方格網點位精度高、誤差分布均勻，不但能夠滿足規范要求，而且具有較大的精度儲備。

採用點位中誤差作為方格網測量精度指標是可行的，它比用相對中誤差表示精度指標更為合理。

採用GPS方法布設大地控制網，因其圖形強度系數高，能夠有效地提高點位趨近速度。網形優化比較方便。

採用GPS-RTK測設建築方格網與常規測量法相比，效率可提高一倍以上，並能大幅度降低作業人員的勞動強度。一個參考站可有多台流動站作業，流動站不需基準站指揮，單人即可獨立作業。

❽ GPS定位系統是靠什麼工作的，工作原理是什麼

GPS衛星定位基本原理：測量出已知位置的衛星到用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可知道接收機的具體位置。要達到這一目的，衛星的位置可以根據星載時鍾所記錄的時間在衛星星歷中查出。而用戶到衛星的距離則通過記錄衛星信號傳播到用戶所經歷的時間，再將其乘以光速得到(由於大氣層電離層的干擾，這一距離並不是用戶與衛星之間的真實距離，而是偽距。為了計算用戶的三維位置和接收機時鍾偏差，偽距測量要求至少接收來自4顆衛星的信號。通過接收機時鍾得到時間差，從而知道四個信號從衛星到接收機的不準確距離（含同一個誤差值，由接收機時鍾誤差造成），用這四個不準確距離和四個衛星的准確位置構建四個方程，解方程組就得到接收機位置。

❾ GPS定位原理

GPS的工作原理，簡單地說來，是利用我們熟知的幾何與物理上一些基本原理。首先我們假定衛星的位置為已知，而我們又能准確測定我們所在地點A至衛星之間的距離，那麼A點一定是位於以衛星為中心、所測得距離為半徑的圓球上。進一步，我們又測得點A至另一衛星的距離，則A點一定處在前後兩個圓球相交的圓環上。我們還可測得與第三個衛星的距離，就可以確定A點只能是在三個圓球相交的兩個點上。根據一些地理知識，可以很容易排除其中一個不合理的位置。當然也可以再測量A點至另一個衛星的距離，也能精確進行定位。 以上所說，要實現精確定位，要解決兩個問題：
其一是要確知衛星的准確位置；
其二是要准確測定衛星至地球上我們所在地點的距離。下面我們看看怎樣來做到這點。