卫星定位地图3d实景

GPS是怎样获得准确的位置的呢？GPS定位的基本原理是根据高速运动的卫星瞬间位置作为已知的原始数据，采用三球面相交确定一个点的方法，确定待测点的位置，即三球交会定位原理。

图2.2　三球交会定位

图2.3　三个球面确定用户位置

举例说明，假设卫星在17710米的高度，这是一种高轨道与精密定位的观测方式，以此卫星为圆心画一个圆，而用户位置正处于球面上。再假设第二颗卫星距离用户19320米，而用户正处于这两颗球所交集的圆周上，现在用户再以第三颗卫星进行精确定位，假设高度为20930米，用户即可进一步缩小范围到两点位置上，其中一点为用户所在的位置，极有可能在太空的某一点，因此，用户舍弃这一参考点选择另一点为位置参考点。

如果要获得更精确的定位，则必定要再测量第四颗卫星，从基本的物理概念分析，以信号传输的时间乘以速度即是用户与卫星的距离。在GPS的测量上，测的是无线信号，速度几乎达到光速，时间短得惊人，甚至只要0.06秒，时间的测量需要两只不同的时钟，一只时钟装置于卫星上以记录无线电信号传输的时间，另一只时钟则装置在接收器上，用以记录无线电信号接收的时间，虽然卫星传送信号至接收器的时间极短，但由于卫星是高速运动的物体，在时间上并不同步，假设卫星与接收器同时发出声音给用户，用户会听到两种不同的声音。因此，要求解出用户的位置，则有4个未知数，三维位置（x、y、z）和时间t。因此从几何的角度分析，需要至少4颗卫星。

图2.4　GPS定位原理

基于以上空间交会原理，设想在地面待定位置P点安置GPS接收机，在同一时刻t接收4颗以上GPS卫星发射的信号。通过一定的方法测定4颗以上卫星在此瞬间的位置以及它们分别至该接收机的距离，据此利用解方程组的方法，解出地面待定位置P点的坐标。