GPS定位基本原理.pptx

GPS如何实现定位？一个福尔摩斯探案的故事本故事纯属虚构，如有雷同，实属巧合Big Ben，伦敦，1859年建立整点报时，整点报时，每每4 4秒秒1 1响响广播电台同广播电台同步向全英国步向全英国播报钟声播报钟声一天，一个富家女孩被一伙劫匪绑架，送往某处藏匿木制楼梯吱吱木制楼梯吱吱响，可能是个响，可能是个旧楼。旧楼。该到该到1010楼了吧楼了吧？劫匪打开收音机劫匪打开收音机听听收音机，听听收音机，缓解一下紧缓解一下紧张张午夜，开始播送午夜，开始播送Big BenBig Ben的报时的报时钟声，钟声，当当当当跟着数羊睡觉跟着数羊睡觉吧，吧，1 1，2 2，3 3，1111，1212，1313！一定是数错了一定是数错了！过了很久，劫匪要她录音，以向她爸妈索要赎金 爸、妈，有人劫持了我，他们索要一爸、妈，有人劫持了我，他们索要一百万英镑，送到指定地点。百万英镑，送到指定地点。我被藏在一幢很旧的房子里，老旧得我被藏在一幢很旧的房子里，老旧得走楼梯地板都会吱吱作响！爬了走楼梯地板都会吱吱作响！爬了1010楼后楼后又听见电台播放的午夜报时钟声响了又听见电台播放的午夜报时钟声响了1313下，我好害怕！下，我好害怕！求求你们照他们的话做，我想回家！求求你们照他们的话做，我想回家！录音很快被快递送到她爸妈手中无巧不成书，大侦探福尔摩斯恰巧是女孩父母的好朋友，我来搞定它！我来搞定它！Yeah,Yeah,I GET IT!I GET IT!英国有成千上万英国有成千上万的的1010层以上的老层以上的老旧建筑，她藏哪旧建筑，她藏哪呢？呢？思考中，请勿打思考中，请勿打扰扰 根据福尔摩斯的推断，警察如神兵天降，将女孩解救出来！你们怎么找到这的你们怎么找到这的？让我死个明白！让我死个明白！广播信号：光速传播，约300,000,000m/s。钟声：音速传播，约340m/s。13响的构成：n第1响：来自收音机n第2-12响：来自BigBen和收音机n第13响：来自BigBen从奇怪的13响出发推断。福尔摩斯的破案逻辑推断女孩藏身地点：n距离BigBen足够近的地方（能听到钟声）n距离BigBen约1360m（4s后听到钟声）n10层以上的旧楼1360m=340m/s4s很幸运，满足条件的只有一个楼！下班后摸彩票去下班后摸彩票去！原理：利用同步发出的信号达到接收信号地点的时间延迟推算距离。距离=音速钟声时间延迟量信号源：BigBen，广播（同步发出）接收器：女孩的耳朵。广播信号快速到达(光速，延迟时间可忽略)，声音信号延迟到达(音速）。GPS定位是以星站距离测量为基础的，同样利用了时间延迟求算距离的方法。（星站距离：GPS卫星到接收机的距离）卫星信号是电磁波，以光速传播。卫星距地面很远，轨道高度为20200km。x 公里？t 秒？如何求算信号传播时间？t0:卫星发出码信号（Big Ben）t0:接收机同步产生相同的码信号（电台广播复制钟声）t1:接收机接收到卫星信号（女孩听到Big Ben钟声）t=？伪随机码（PseudoRandomNoice）：以等概率产生0和1。具有良好的自相关性。编码信号移位后与原信号进行异或运算，产生新序列，自相关函数R判定自相关性：R=(N0-N1)/(N0+N1)完全对齐时，R=1，未对齐时，R0。GPS基于电路产生的伪随机码相位对齐方式实现时间延迟量的计算。111100010011010011110001001101100010011010111111100010011010111100010011010000000000000000完全对齐：未对齐：（错开1位）R=(15-0)/(15+0)=1R=(7-8)/(7+8)=-1/15-0.067接收机接收到GPS卫星信号后，通过若干次移位，最终可与自身复制的码对齐（R=1）。R复制信号GPS信号GPS信号时间延迟t=码元宽度tu 移位数星站距离=光速 码元宽度tu 移位数 传输传输一个一个bitbit所需要的时间。所需要的时间。tu=1 tu=1/f/f f f是信号传输频率，已知数。是信号传输频率，已知数。原理：利用同步发出的信号达到接收机的时间延迟推算距离。星站距离=光速GPS信号时间延迟量信号源：GPS卫星，接收机自身同步复制接收器：接收机自身。复制信号快速到达(自身复制，无延迟)，GPS信号延迟到达(光速）。得到了星站距离后 如何定位？如果距BigBen约1360m的10层以上旧楼很多1360m如果有两个BigBen如果有三个BigBen没有三个Big Ben，但有很多 卫星！GPS黑色=可见,红色=不可见,绿色=视线 l 总共24颗GPS卫星。l 地球任意一点可以看到5-12颗卫星。l 任一卫星的瞬时位置可根据星历计算得到。d1d2空间距离交会法定位d3在太空中！距离交会法观测方程(x,y,z)为待求的接收机位置，d为卫星到接收机的距离，(xi,yi,zi)为卫星瞬时位置（由星历计算得到）。d1d2d3P1P2P3结论：接收机观测到3颗以上卫星即可实现定位。A-GPS定位A-GPS定位（辅助GPS定位）是一种混合定位，是GPS定位技术与GSM网络的结合。A-GPS具有很高的定位精度，目前正被越来越广泛的使用。GSM网络蜂窝基站蜂窝基站蜂窝基站 nCOO定位是一种单基站定位，即根据设备当前连接的蜂窝基站的位置来确定设备的位置。n基于距离的TOA定位(Time of Arrival，到达时间)基于距离差的TDOA定位(Time Difference of Arrival,到达时间差)都是基于电波传播时间的定位方法TOA/TDOA定位三基站定位方法能否对任意一个人的手机号码进行定位呢？1、到公安或是国家安全局去申请执行定位监控；2、移动通讯运营商内部的内奸获得；3、手机植入后台定位程序；4、把定位设备偷偷的放到他的包包内，或是车上；5、取得被定位人的同意，去采用移动通讯运营商提供的定位服 务；一般是由SP服务公司承接的，按次收费的。根据中华人民共和国的法律，对没有得到授权人的手机进行定位是犯法的，只有公安、国安部门才有这个权力，谢 谢！