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GPS是如何工作的？
GPS是如何工作的？Alfred Leick是GPS衛(wèi)星測量的作者，也是緬因大學(xué)spai形成科學(xué)系的教授，提供以下答案全球定位系統(tǒng)（GPS）由24顆運行衛(wèi)星和幾個備件組成。
這些備用衛(wèi)星中的一些也在使用中，或者一旦操作衛(wèi)星功能失常就可以很容易地被激活。考慮到這么多衛(wèi)星的特定軌道，觀察者可以隨時從地球上的任何位置看到至少四顆衛(wèi)星。
根據(jù)所需的準(zhǔn)確度和定位速度，使用GPS的方法或多或少是復(fù)雜的。舉一個簡單的例子，假設(shè)衛(wèi)星的軌道位置可以隨時相對于地球精確計算。進一步假設(shè)地面上的GPS接收器可以同時測量至少三顆衛(wèi)星的接收器和衛(wèi)星之間的距離。通過用三個坐標(biāo)（例如緯度，經(jīng)度和高度）定義接收器位置，可以容易地寫出三個方程，這三個方程將三個距離觀測與衛(wèi)星的已知坐標(biāo)和接收器的未知坐標(biāo)相關(guān)聯(lián)。對于三個未知數(shù)，可以求解這三個方程。通過衛(wèi)星發(fā)送的定時信號測量到衛(wèi)星的距離，衛(wèi)星以光速朝向地面上的接收器行進。
由于光的高速，有必要在衛(wèi)星上的信號傳輸瞬間和接收器天線處的信號接收瞬間準(zhǔn)確地記錄以便距離，因此位置計算是準(zhǔn)確的。實際上，衛(wèi)星攜帶原子鐘接收器包含廉價且因此不太精確的時鐘。結(jié)果，當(dāng)?shù)竭_的衛(wèi)星信號在接收器處定時時，我們必須允許發(fā)生定時誤差。
因為同時測量從所有衛(wèi)星到達接收器的信號，所以距離測量都被相同的接收器時鐘誤差偽造，必須計算該誤差，以便確定準(zhǔn)確的位置。接收器的完整位置確定隨后需要四個未知數(shù)：接收器時鐘誤差和三個接收器坐標(biāo)測量到至少四個衛(wèi)星的距離允許人們設(shè)置四個可以是解決了這四個未知數(shù)。這導(dǎo)致了對真正的全球定位系統(tǒng)的基本要求，即任何時候地球上任何位置都可以看到至少四顆衛(wèi)星。
實際上，接收機觀察所有可見衛(wèi)星以確定接收機時鐘和位置的最佳估計解決方案上面描述的通常稱為導(dǎo)航解決方案。這種類型的計算幾乎在所有接收器中實現(xiàn)，包括便宜的手持設(shè)備。除了確定位置之外，時間可以達到優(yōu)于1微秒的精度。因此，GPS接收器對于遠程定時時鐘之間的時間同步非常有價值。時間同步是現(xiàn)代通信中通過互聯(lián)網(wǎng)，電話，電視廣播和許多其他手段的重要元素。仔細(xì)研究基礎(chǔ)理論和技術(shù)可以很容易地發(fā)現(xiàn)GPS定位并不簡單。這對于使用GPS從這里到那里的徒步旅行者和同步者來說可能沒什么興趣。但對于科學(xué)家而言，GPS是一種具有無窮無盡應(yīng)用的實用工具，從電離層和對流層研究到地殼變形。該列表對于工程應(yīng)用來說同樣長。 GPS已真正成為國家公用事業(yè)。
考慮到有這么多具體的衛(wèi)星軌道，一個觀察者能夠在任何時間和地球的任何地點至少看到4個衛(wèi)星。
對深入的理論進行仔細(xì)研究后容易發(fā)現(xiàn)，GPS定位決不是很簡單的事。這對于徒步旅行者和用GPS同步自己活動的人并不會產(chǎn)生很大興趣。但是對于科學(xué)家來說，從對電離層和對流層的研究到對地殼變動的研究，GPS都是一個用途極為廣泛的工具。對于工程應(yīng)用來說，其應(yīng)用范圍也同樣廣泛。GPS已經(jīng)成為一個國家的公用事業(yè)