2023学年完整公开课版WORKINGPrincipleofGPS(2022version)

物流信息技术与应用LogisticsinformationTechnologyandapplication4.2.3GPS工作原理4.2.3WorkingprincipleofGPS卫星定位的基本原理Thebasicprinciplesofsatellitepositioning首先假定卫星的位置为已知，而又能准确测定某地点A至卫星之间的距离，那么A点一定是位于以卫星为中心，所测得距离为半径的圆球面上。

GPSworkingsatellitesandtheirconstellationsarecomposedof21workingsatelliteswithanaltitudeofabout20,000kmand3standbysatellitesinorbit,whicharereferredtoas(21+3)GPSconstellations.另外，还可测得与第三个卫星的距离，通过3个定位球面就可以确定A点在地球上的空间位置。如果要定位空中位置（如飞机），还可通过第4颗卫星。Inaddition,thedistancewiththethirdsatellitecanbemeasured,andthespatialpositionofpointAontheearthcanbedeterminedthroughthreepositioningspheres.Ifyouwanttolocateanairborneposition(suchasanaircraft),youcanalsouseafourthsatellite.进一步，又测得点A至另一卫星的距离，则A点一定处在前后两个圆球面相交的圆环上。Furthermore,thedistancebetweenpointAandanothersatelliteismeasured,sopointAmustbeonthecirclewherethetwosphericalspheresintersect.GPS的定位原理ThepositioningprincipleofGPS在太空中如果只有一颗卫星，并知道某被观测物与这颗卫星的距离，那么被观测物肯定在以卫星为中心，以被观测物与卫星距离为半径的球面上，这虽然界定了一个范围，但球面可以有无数个点，无法确定它的准确位置。Ifthereisonlyonesatelliteinspaceandthedistancebetweentheobservedobjectandthesatelliteisknown,thentheobservedobjectmustbeonthespherewiththesatelliteasthecenterandthedistancebetweentheobservedobjectandthesatelliteastheradius.Althoughthisdefinesarange,thespherecanhavecountlesspoints,soitisimpossibletodetermineitsexactposition.GPS的定位原理ThepositioningprincipleofGPS如果有第二颗卫星，且知道被观测物与第二颗卫星的距离，同理，被观测物也在以第二颗卫星为中心，以与第二颗卫星的距离为半径的球面上，若满足上述两个条件的被观测物一定在两个球面的交界线上，即一个圆周线上。Ifthereisasecondsatelliteandthedistancebetweentheobservedobjectandthesecondsatelliteisknown,similarly,theobservedobjectisalsoonaspherecenteredonthesecondsatelliteandwiththedistancefromthesecondsatelliteasitsradius.Iftheobservedobjectsatisfiestheabovetwoconditions,itmustbeontheboundaryofthetwospheres,namelyacircumferentialline.GPS的定位原理ThepositioningprincipleofGPS如果有第三颗卫星，并知道被观测物与它的距离，那么被观测物一定在圆周线与第三颗卫星为中心的球面的交点上，这时，球面与圆周线相交于两点。Ifthereisathirdmoonandtheobservedobjectisknownatitsdistance,thentheobservedobjectmustbeattheintersectionofthecircumferenceandthespherecenteredonthethirdsatellite.Inthiscase,thesphereandthecircum