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#1 : 2010-5-10 10:43 PM 只看本作者	送花 (70) 送出中...

轉載自saycoo論壇-Serrok大大文章GPS定位的原理

GPS的全稱是「Global Positioning System」，
中文翻譯是「全球定位系統」。

是美國研製的系統，完全開放全球免費使用慱慵慴態，勩勫匱匰
全球總共有24顆GPS用的衛星，
21顆正常工作，3顆做備用
24顆衛星各分佈在6條軌道上運作。

提到GPS的定位原理，
其實與地震的定位方法相去不遠。
這些定位技術用的方法
我們稱為「三角定位法」。

在一個平面（或立體）的空間中，
設一個目標點
再隨意設四個定位點，
透過計算四個定位點對目標點的距離，
就可以直接求出目標點的座標。

（但GPS說三顆衛星就能定位？
怎麼這邊說要四個點？這待會再解釋）

我知道上文聽起來很抽象，
接著來詳細解說實際上GPS怎麼跑的吧。

GPS接收器會搜尋並聯絡天空上的衛星，
衛星會告訴接收器包括：
衛星編號、星曆（時間）、座標（經緯度）等資訊。
而透過接收器發送和接收訊號時，
中間的時間差可以計算出接收器與衛星的距離。
同時，衛星提供的時間也可以供接收器做校時的工作。

在這邊特別提出一點，
衛星本身不會告訴你你的位置，因為它也不知道！
（如果可以直接知道你的位置，那是軍事衛星才會）
衛星僅提供自身的資訊給接收器，
你的位置、高度、速度等，
都是由接收器本身參考衛星提供的資訊計算而成。

而前面提到的一個點，四個點，
怎麼將你的位置定出來？

圖中，
假設紅點是你的位置，黑點是衛星的位置，
接收器透過與衛星通訊得到衛星的座標和距離。

接著，以這些資訊在圖中衛星的位置上畫圓。
這四個圓正好會交於一個點上，
這個點就是你的位置。

而說三顆衛星就能進行定位，
回到圖上，我們若只用三個點來畫圖，
可能會發生以下結果

你有可能位於兩點任一紅點上，
透過一些方法其實可以準確知道，
你是在兩點中的哪個點上。

事實上，越多衛星參與，
定位的精準度與速度越快。
但你同時能遇到幾顆衛星這需要靠運氣，
並不是每個衛星隨時都會出現在你可以接收到的範圍內。

不過，
其實可以完全不用擔心你會碰到圖中這種尷尬狀況，
因為，衛星是幾乎均勻分佈在6條軌道上，
可以保證隨時能接收到4顆以上的衛星，
而且也能保證衛星不會剛好在一條線上，
衛星不管怎麼跑，發生圖中這種狀況的機率幾乎不可能。

特別提到，圖中是用2D平面的圖例來演示，
我們是活在3D中的人，基本上，
我們除了知道衛星的經緯度（X, Y）資訊，
也知道衛星的高度（Z）資訊，
因此，現實中是做3D的立體空間定位，
畫的是球體而不是圓，同學們別誤會了唷～

接著，
我怎麼知道我的速度與方向？

透過多次不斷與衛星更新資料，
只要比較上一次和這一次的資料結果，
中間的差距就可以計算你的速度與方向。

這邊要特別提醒幾件事，
GPS不像手機一樣可以在任何空間中傳輸訊號，
它需要將訊號打上天空與衛星通訊，
因此接收器（或天線）必須置於垂直無障礙物直接可見天空的位置。
若受到衣物、玻璃等影響程度不高的阻礙則沒有關係。

水氣會嚴重干擾電磁波的通訊，
因此當天空狀況不佳，多雲甚至下雨的時候，
會影響到接收器與衛星的通訊，
此時可能發生輕則定位錯誤，
重則完全無法定位的現象。

接著警告大家，
雖然GPS的精準度可以達到數公尺內不到幾步的範圍，
但仍然還是有可能存在誤差。
設備上顯示的資訊只是「最接近」的位置，
GPS隨時有可能受到干擾而發生定位錯誤的現象。
因此不能過度依賴GPS的定位。

更尤其行車，
萬一剛好定位錯誤時，
把你的位置定到下一個路口，
你就……迷路定了。

以上分享。

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