全球定位系統(tǒng)有四種，分別為美國GPS全球定位系統(tǒng)、中國的北斗定位系統(tǒng)、俄羅斯的Glonass定位系統(tǒng)和歐洲的伽利略定位系統(tǒng)。目前北斗定位系統(tǒng)已經(jīng)可以提供亞太地區(qū)的導航服務(wù)，本文就簡單的探討一下GPS的定位原理。
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GPS定位系統(tǒng)的組成
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GPS定位系統(tǒng)主要由覆蓋全球的24顆衛(wèi)星組成，其中包括21顆工作衛(wèi)星和3顆備用衛(wèi)星。這些衛(wèi)星被平均分布在6個軌道平面內(nèi)，猶如“人造星座”一般懸浮在距離地面2.02萬公里的空中。它們每隔12小時圍繞地球旋轉(zhuǎn)一周，以確保在任意時刻、任意地點都能夠觀測到4顆以上的衛(wèi)星。這些衛(wèi)星任勞任怨地在預設(shè)的軌道上周而復始地移動，而且無時無刻不在通過衛(wèi)星信號向全世界廣播自己當前位置的坐標信息，同時還會附加上該數(shù)據(jù)包發(fā)出時的時間戳。
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此外，衛(wèi)星廣播的信號中包含載波、測距碼和數(shù)據(jù)碼等信息，其中測距碼分為粗碼C/A碼和精碼P碼。C/A碼的精度約100米，主要用于民用設(shè)備，而P碼的精度小于10米，僅為美國軍方服務(wù)。這一點無需多言，大家都明白。
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GPS設(shè)備是如何定位的
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前文提到過，GPS衛(wèi)星廣播信號的數(shù)據(jù)包中含有時間戳，當GPS設(shè)備(如車載GPS、智能手機)接收到數(shù)據(jù)包后，會用當前時間(GPS設(shè)備所顯示的時間)減去時間戳上的時間，從而得到數(shù)據(jù)包在空中傳輸所用的時間值。根據(jù)我們在初中物理就學過的“距離=速度*時間”計算公式，用這個時間值×它的傳輸速度，就是數(shù)據(jù)包在空中傳輸?shù)木嚯x，也就是該衛(wèi)星到GPS設(shè)備間的距離了。
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根據(jù)立體幾何的知識，只要確定了GPS設(shè)備與三顆衛(wèi)星之間的距離就能實現(xiàn)定位了。但實際上，GPS設(shè)備必須在搜到四顆衛(wèi)星時才能正常工作，這是為什么呢？原來，GPS衛(wèi)星廣播信號的傳輸速度會受到空中電離層的影響而出現(xiàn)誤差，為了確保定位的精準無誤，必須加入一組額外的距離數(shù)據(jù)來進行校正，這也就是為什么必須有四顆衛(wèi)星才能定位的原因。
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影響GPS設(shè)備定位速度的因素有哪些
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回到正題，GPS衛(wèi)星的廣播信號無處不在，影響手機定位速度的關(guān)鍵則是其對衛(wèi)星廣播信號的接收靈敏度，以及對數(shù)據(jù)包進行解碼、編譯的效率。可見，手機內(nèi)置的GPS導航芯片和接收天線的設(shè)計才是核心。專業(yè)GPS導航儀的定位速度普遍優(yōu)于手機，就是源于這類設(shè)備有足夠的空間來優(yōu)化天線，并采用了SiRF等高端品牌的GPS接收芯片。
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為了盡可能提升定位速度，手機也有自己的殺手锏：A-GPS。借助其可以隨時隨地聯(lián)網(wǎng)的特性，依靠下載網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器端所存儲的最新星圖(24顆衛(wèi)星當前大致的軌道信息，48小時一更新)，可提高靠GPS芯片自身接收、解碼衛(wèi)星廣播信號中包含位置信息的效率。
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很多網(wǎng)站上都有通過修改gps.conf配置文件來提升GPS定位速度的教程。這個配置文件的作用就是優(yōu)化A-GPS服務(wù)器的相關(guān)信息，從而更快的輔助GPS定位。但是，配置文件僅能起到輔助效果，如果手機內(nèi)的GPS芯片和天線設(shè)計不給力，修改配置文件的效果也會大打折扣，而對那些定位速度本身就很快的手機而言，即便你將gps.conf文件刪除同樣可以實現(xiàn)秒定。