城市内常见静止漂移的原因


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我们实践生活中经常遇到GPS追踪器产生定位不准确的情况,或者定位的实际位置距离我们所在的位置有偏差,对于这些有很多人不能理解。所以,我们简单了解一下定位原理。
 
卫星保持在正确的运行轨道。将正确的运行轨迹编成星历,注入卫星,且经由卫星发送给GPS追踪器。正确接收每个卫星的星历,就可确知卫星的准确位置。
 
      GPS系统在每颗卫星上装置有十分精密的原子钟,并由监测站经常进行校准。卫星发送导航信息,同时也发送精确时间信息。GPS追踪器接收此信息,使与自身的时钟同步,就可获得准确的时间。所以,GPS追踪器除了能准确定位之外,还可产生精确的时间信息。
 
由于卫星的位置精确可知,在GPS观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星,就可以组成3个方程式,解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式进行求解,从而得到观测点的经纬度和高程。
 
从GPS使用原理可以知道,GPS追踪器并不发射信号,它仅仅接收卫星发射数据进行运算后解决定位问题。但是如果在城市高楼区中,常常面临的是搜星的数目量少,实际使用过程中,一般情况三颗星基本可以初步定位,如下图。由此可确定横向坐标、纵向坐标及高度。

但是在城市高楼区中,周围有高楼阻挡,GPS追踪器在信号弱的情况下,因此直接捕获的可能仅仅是头顶上的一颗星或两颗星。如果把GPS追踪器方位调整一下,常常能接受到三颗星甚至四颗星,这时接收到的部分信号往往是卫星发射的反射信号。
 
      如下图,3号星被高楼阻挡,红线为没有阻挡时的直射线,这时被高楼所阻,GPS信号接收不到,此时3号星经过高楼反射回来的信号出现在GPS追踪器中。根据运算公式,接收机根据其得到1、2、3号星的距离测定自身的位置。我们设想如果没有3号星,运算结果:1、2号星反映的位置仅能定位在一条弧上,如图中桔色线所示。而接收到3号星的反射信号在GPS追踪器中形成一个错误距离长度,图中蓝色折线的长度。若以这个长度为半径(绿线所示),3号星为圆心,我们可以画出一个球体,这个球体(黄线所示)与桔色线相交就是接收机判断出的位置(红星位置),当然这个位置是存在误差的。
 

综上所述,在城市高楼区,尤其在GPS追踪器卫星信号受到遮挡的情况下,比如:在窗口,地下室口,车库门口等等,就会很容易产生漂移。
 

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