GPS定位準不準 決定定位精度的諸多因素

GPS定位準不準 決定定位精度的諸多因素

佚名 發表於 2010-01-29 10:48:47

GPS定位準不準 決定定位精度的諸多因素

 GPS在實際生活中為我們帶來許多便利，其最主要的功能來自於本身的精準定位。無論是車載導航儀為我們指路導航，還是手持機為我們提供精確的經緯度用來指明方向，以及GPS產品在工業上、物流業中甚至諸多行業中帶來實際應用效果，都證明了GPS產品的定位精準性是其應用廣泛的重要支柱。

    但是在實際使用當中，GPS的定位精度未必會讓我們滿意，許多用戶反應使用車載GPS產品的時候，車輛雖然靜止不動但是導航儀屏幕所顯示的本車位置圖標卻在地圖上左右搖擺，這就是我們常說的衛星信號漂移現象。此外實際位置與地圖所顯示位置不一致，產生位置偏差也是許多車載用戶甚至手持機使用者經常遇到的現象。那麼我們所常用的導航儀產品產生信號漂移是否正常呢？GPS產生位置漂移和位置偏差現象的原因是什麼？在什麼情況下能避免此類現象的發生呢？我們來為大家一一分析其中的緣由。

    在解析GPS定位漂移現象之前，我們首先了解一下GPS是怎樣根據衛星信號來實現定位的。GPS（Global Positioning System，全球定位系統）包括三大部分：空間GPS衛星星座、地面監控系統、用戶GPS信號接收機。GPS定位的基本原理為：衛星不斷的發射自身的星曆參數和時間信息，GPS信號接收機接收到信號後，根據三角公式計算可以得到接收機的位置，三顆衛星可進行2D定位（經度、緯度），四顆衛星則可進行3D定位（經度、緯度及高度）。通過接收機不斷的更新接收信息，就可以計算出移動方向和速度。

GPS定位原理圖

    由於目前全球有24顆GPS導航衛星分布在6條軌道上，在任意時刻在水平線以上最少有4顆衛星，最多有11顆衛星，所以GPS定位可以得到很好的保證。作為GPS信號接收終端的導航儀作用就是捕獲衛星信號，對信號進行放大、處理，實時計算出接收機的3D位置與速度。

  我們簡單的了解GPS定位的原理後，那麼到底是哪些因素會影響到GPS的定位精度，從而產生了衛星信號飄逸和位置偏差呢？首先分析對外界條件對於GPS定位定位精度所產生的影響。

1.大氣層（特指電離層和對流層對GPS信號的延遲）

    電離層延遲是由於地球周圍的電離層對電磁波的折射效應，使得GPS信號的傳播速度發生變化，這種變化稱為電離層延遲。對流層延遲指的是對於地球周圍的對流層對電磁波的折射效應，使得GPS信號的傳播速度發生變化，這種變化稱為對流層延遲。

電離層和對流層對GPS信號的延遲

2.衛星時鐘誤差

    即使衛星是非常的精密複雜，它可以計算出一些極微小的訊息信息，如原子鐘(Cesium) 即是如此一個精準的裝置，但是精準並不代表完美，因此仍會有一些微小的誤差產生，即使衛星的定位會持續的被監控著，但並不是每一秒都處於被監視的狀態之中，這期間一旦有微小的定位誤差或衛星星曆的誤差產生，便會影響到接受器在定位計算時的準確性。

衛星時鐘誤差

3.星曆誤差（即衛星軌道誤差）

    衛星星曆誤差在進行GPS定位時，計算在某時刻GPS衛星位置所需的衛星軌道參數是通過各種類型的星曆提供的，但不論採用哪種類型的星曆，所計算出的衛星位置都會與其真實位置有所差異，這就是所謂的星曆誤差。

    另外還有諸如當前可見衛星數量和衛星的分布等具有可變性的外界因素，同樣對於GPS接收終端的定位精度產生不可忽視的影響。

除了我們剛才向您介紹的對於GPS定位精度具有影響的外界條件外，還有許多人為因素同樣對於接收終端的精準定位產生著一定的影響。

1.多徑效應（經過其他表面反射到接收機天線中的GPS信號）

    多徑效應由於接收終端周圍環境的影響，使得接收機所接收到的衛星信號中還包含有反射和折射信號的影響，這就是所謂的多路徑效應。例如在高樓林立的樓群中以及山脈密林中，衛星信號收到折射或者反射的機率相當大。

多徑效應

2.SA政策

    SA政策是美國政府從其國家利益出發，通過降低廣播星曆精度（ε技術）、在GPS信號中加入高頻抖動等方法，人為降低普通用戶利用GPS進行導航定位時的精度的一種方法。普通GPS的信號有兩種碼，分別為C/A碼和P碼。C/A碼的誤差是29.3m到2.93米。一般的接收機利用C/A碼計算定位。美國在90代中期為了自身的安全考慮，在信號上加入了SA (Selective Availability)，令接收機的誤差增大，到100米左右。在2000年5月2日，SA取消，所以，咱們現在的GPS精度應該能在20米以內。而P碼的誤差為2.93米到0.293米是C/A碼的十分之一，但是P碼只能美國軍方使用。

3.人為幹擾因素

    GPS控制部分人為影響，由於GPS控制部分的問題或用戶在進行數據處理時引入的誤差等。或者運算數據處理軟體的影響，數據處理軟體的算法不完善對定位結果的影響。也就是說在啟動地圖程序的同時，使導航儀進行其他數據處理，產生數據誤差從而影響GPS定位的準確性。

    還有一些例如車內的電磁脈衝幹擾以及車內其他電子產品對於GPS的定位都或多或少產生一些影響，不過這些影響都屬於可控制範圍內的。

接收終端所處環境對於定位精度也有很大影響

　　我們在使用車載導航儀或者手持機的時候應該注意的是：

1.在定位終端啟動後搜尋衛星的階段應該儘量在地勢開闊的區域，不要選擇在高樓密集或者地庫等衛星信號的盲區進行啟動，在搜星階段給予終端良好的衛星接收範圍為精準的定位做好準備。

2.使用過程中，如果頻繁遭遇丟星或者信號漂移現象，可以給予接收終端加裝外接天線，來獲得更好的衛星信號接收效果。

3.不要盲目迷信導航儀的啟動時間，再好的衛星接收模塊沒有獲得良好的衛星信號也不能進行精準的定位，啟動快的終端不一定接收信號穩定，穩定才能證明一切。

    綜上所述，GPS接收終端出現信號漂移和位置偏差現象，並不是單單的源自於接收終端本身，外界有許多不可變的因素在無時無刻影響著GPS接收衛星信號，從而使GPS本身出現種種定位偏離現象。所以，我們在使用GPS為自己指路導航的時候，儘可能的避免人為因素對於接收終端本身的影響，最大程度的給予GPS一個良好的使用環境，使其體現出定位導航的優勢作用。

打開APP閱讀更多精彩內容

聲明：本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人，不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用，如有內容圖片侵權或者其他問題，請聯繫本站作侵刪。 侵權投訴