智聯(lián)網(wǎng)汽車技術 課件 5.1全球定位系統(tǒng)

項目二

汽車信息感知系統(tǒng)任務5

導航定位技術主講人：曾鑫智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術全球定位系統(tǒng)課程導入學習目標理解GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)的構成，和它的工作原理。01激活舊知你能告訴我GPS是什么嗎？激活舊知探索新知

GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)通常由地面控制部分、衛(wèi)星空間部分、終端裝置部分三個核心部分組成。探索新知在任何特定時間，大約有30顆GPS衛(wèi)星在太空運行，他們各自距離地球表面約2萬公里。每個工作衛(wèi)星發(fā)射導航和定位信號，用戶可以使用這些信號來實現(xiàn)導航。1.衛(wèi)星探索新知控制站分散在世界各地，用于監(jiān)視和控制衛(wèi)星，其主要目的是讓系統(tǒng)保持運行，并驗證GPS廣播信號的精確度。擔負起對地面監(jiān)測系統(tǒng)的全面控制，收集并處理監(jiān)控站提交的各類觀測數(shù)據(jù)，用系統(tǒng)固定格式進行編寫并傳遞到地面的發(fā)射中心，由發(fā)射中心傳送至給衛(wèi)星，并且主控站還需要實時修改每顆衛(wèi)星的星歷，對時鐘數(shù)值進行修正。2.控制站探索新知最核心的就是進行數(shù)據(jù)傳輸任務，將主控站的各類導航數(shù)據(jù)，定位數(shù)據(jù)以及電文傳送到空間衛(wèi)星，同時也會將衛(wèi)星的健康狀態(tài)實時地傳送到主控站，與主控站進行信息互通互動。3.地面天線探索新知GPS接收器存在于手機、電腦、汽車、船只以及許多其他設備中，如果周圍沒有高樓等障礙物并且天氣良好，那么無論你身在何處，GPS接收器應每次至少檢測到四顆GPS衛(wèi)星。4.GPS接收器探索新知GPS的工作原理GPS實施的是“到達時間差”的概念，利用每一顆GPS衛(wèi)星的精確位置和連續(xù)發(fā)動的星上原子鐘生成的導航信息獲得從衛(wèi)星至接收機的到達時間差。探索新知GPS的工作原理在三維空間中，衛(wèi)星1可以發(fā)送的信息包含自己的坐標（X1，Y1，Z1）和當前時間T1，因為定位衛(wèi)星上方有原子鐘，所以時間信息是非常準確的。汽車接收衛(wèi)星1的信號時間為T，此時汽車所在的位置應該是在以衛(wèi)星1為圓心，半徑為光速*（T-T1）的球面上。如果加上第二顆衛(wèi)星，汽車的位置可以縮小為兩個球面相交的圓圈上，加上第三顆衛(wèi)星位置信息就可以將范圍縮小到圓圈上的兩點，其中和地球球面相交的點即為汽車當前坐標。但是還有一個未知數(shù)，汽車接收到衛(wèi)星的時間T，因為汽車授時不準確，微小的誤差都是要乘以光速，會使得距離誤差特別大。所以需要第四顆衛(wèi)星，解決時間誤差的問題。探索新知小貼士另一種理解的方式，無人機的空間坐標包含X、Y、Z，時間為T，有四個未知數(shù)，所以需要四個方程求解。如果GPS接收設備沒有時間差，那么只需要三個方程即可求解，也就是三顆衛(wèi)星。GPS定位原理的理解GPS