物联网定位工具GPS的原理——收音机【拜托了,物联网!】

o0龙龙0o 发表于 2021/10/15 09:29:40 2021/10/15
【摘要】 物联网常常会用到定位,远距离定位最好用的就是GPS定位,这个在手机、手环、移动设备上还有车辆网应用很广泛,那GPS是个啥呢

0、前沿

物联网常常会用到定位,远距离定位最好用的就是GPS定位,这个在手机、手环、移动设备上还有车辆网应用很广泛,那GPS是个啥呢

1、卫星定位系统

耳熟能详就是GPS了,现在大家更应该知道北斗

全球定位系统(英语:Global Positioning System,通常简称GPS),又称全球卫星定位系统,是美国国防部研制,美国太空军运营与维护的中距离圆型轨道卫星导航系统。它可以为地球表面绝大部分地区(98%)提供准确的定位、测速和高精度的标准时间。全球定位系统可满足位于全球地面任何一处或近地空间的军事用户连续且精确地确定三维位置、三维运动和时间的需求。该系统包括太空中的31颗GPS人造卫星;地面上1个主控站、3个数据注入站和5个监测站,及作为用户端的GPS军用接收机器、智能手机等。最少只需其中4卫星,就能迅速确定用户端在地球上所处的位置及海拔高度;所能接收到的卫星讯号数越多,解码出来的位置就越精确。就是说GPS专指美国人发明的的卫星定位系统。

其他的卫星定位系统有哪些呢?

除了美国的GPS系统外,目前正在运行的全球卫星定位系统还有俄罗斯的GLONASS系统和中国的北斗卫星导航定位系统。而欧盟于1999年初正式推出“伽利略”计划,部署新一代定位卫星。该方案由27颗运行卫星和3颗预备卫星组成,可以覆盖全球,位置精度达几米,亦可与美国的GPS系统兼容,总投资额为35亿欧元。目前已经发射11颗在轨卫星,于2016年12月15日提供早期服务。

这四套系统就是我们今天能使用到所有卫星定位系统了。

2、原理——收音机

GPS实施的是“到达时间差”(时延)的概念:利用每一颗GPS卫星的精确位置和连续发送的星上原子钟生成的导航信息获得从卫星至接收机的到达时间差。  GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供GPS接收机接收。由于传输的距离因素,接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟,通常称之为时延,因此,也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码,一旦两个码实现时间同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。

简单的说,就是手机和手环的GPS模块就是个收听卫星电台的收音机,每个卫星发送的信号就是自己的时间和自己的坐标,“收音机”就按照听到的信息计算出和卫星的坐标,知道多个卫星和所在距离,就可以推算出自己的位置了。

上图就是可以可以解释计算的原理,不过这立就有两个难点了

1️⃣、卫星的时钟要足够准——这里必须用原子钟

2️⃣、卫星的位置一定要已知——发射是,发射到固定轨道及同步轨道。

我国也有两个这个技术才开始自己的北斗之路。

3、这个“收音机”有啥用

这东西只是给我们导航吗?不不不,这东西太有用,主要在军事和工程领域。

①、土木工程,长距离的直线如何造成,就是靠定位系统绘制地图轨迹

②、时间校准,几个地方的时间如何进行校准,多是利用GPS的时钟完成;

③、救援抢险(北斗专属),可以双向全球传输信号,可以在灾害地区传输求救信号。

④、导弹飞机导航,主要为军事服务。

4、我们在物联网怎么使用定位系统呢

嵌入式领域多是采用外部芯片接收机的形式,通过总线读取卫星数据,获得芯片接受的时间、位置坐标、感知卫星个数、速度、方向、加速度等等信息。

 

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