本帖最后由 yangjinduo 于 2019-3-5 09:12 编辑
GPS全名叫Global Positioning System,全球定位系统,最早起源于美国的军事项目,美国的这种系统叫GPS,我们中国也有全球定位系统,叫北斗;战斗民族也有,叫格洛纳斯;欧盟也有,叫伽利略。 这4套全球定们系统的定位原理基本都是一样的。 有了这套系统,我们就可以用它进行导航,引导我们到某地。 在军事上可就厉害了,可用于精准打击,可以让DaoDan到全球各地去捣蛋。 不过我们中国不是那么捣蛋,中国军方用它送快递,东风快递听说过吗?
敌军电话响起:喂您好! 我军:您好您的快递到了,请收一下。 敌军:哦?我没网购过呀?您哪家快递? 我军:东风快递! 递! 递! 递! 递! Duang !! 敌军:啊!下次让门卫替我代收吧! 门卫:。。。。。。
好,言归正传。 其实GPS除了可以定位,还可以授时,也就是告诉你准确的时间,准确的定位与时间有密不可分的联系。 比如我们这里有一个带有GPS的无人机,假设我们不知道这个无人机的空间坐标XYZ,也不知道它的时间坐标T。 但是我们可以从卫星这里接收一些信息,也就是卫星的星历,星历里面有卫星自己准确的空间坐标X1 Y1 Z1,同时也有一个准确的时间T1,因为卫星有原子钟。卫星会把这些信息发送给GPS接收机。
坐标和时间其实是有一定的联系的,通过坐标和时间我们都可以算出GPS接收机与卫星之间的距离。 也就是下图蓝线的长度,通过坐标计算距离就是用勾股定理,无人机到卫星距离的平方=Y-Y1的平方加上这条绿线的长度的平方,绿线长度的平方又等于X-X1的平方加上Z-Z1的平方,所以无人机到卫星的距离等于右面的式子开平方。
我们再用时间来求出无人机到卫星的距离,就是信号传输的速度乘以信号传输的时间,也就是光速3⨉10的8次方再乘以T-T1。 我们通过这两种方式算出的距离,实际上它们是相等的,所以我们会得到这个方程:
那这个方程里,有4个未知数XYZ和T,通过这一个方程我们是不能解出这4个未知数的。所以我们需要4个这样的方程才可以解出XYZ和T。所以我们再接收3个卫星的数据,我们就可以和到另外3个方程,最终我们就可以解出XYZ和T。 所以GPS接收机至少要通过4颗卫星,才能确定自己的空间坐标和时间坐标。
卫星定位最不好解决的问题就是误差,因为信号在传输的时候,因为大气等因素的影响,速度哪怕慢一丁点,影响都比较大,因为光速特别快,所以GPS的误差一般是在几米到几十米,想要减少误差,我们就要用差分GPS这项技术,它可以大大提高GPS的定位精度。 它是在无人机相对较近的已知坐标点上布放一个GPS基准站,它也可以接收到为无人机提供位置信息的4颗卫星的信号,根据这些信号算出坐标值,然后与已知的坐标比较,得出坐标的偏差量,然后将偏差量或者实时测得的载波相位,通过数传链路或移动通信网络发送给无人机,无人机根据接收到的信息进行修正。还可以为无人机在专业的精准定位服务商购买定位服务,通过移动通信网络接收误差更正信息来更修正位置。 即然说GPS定位可以通过一些技术达到很高的精度,那无人机为什么不用GPS得到的高度信息,而用气压计来测量高度呢?
叮铃铃,5分钟时间到,下课了。下节课见! 课程节选自我的无人机驾驶员基础课,感兴趣的同学可以下载全部课件。
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