GPS定位基本原理
分類：衛星技術
發布時間：2017年04月25日
所謂定位，即是要求解某物體在三維空間下的坐標值（如x-y-z），而GPS定位原理主要是透過測距及空間后方交會法來達成。依前所述，每個GPS衛星會向地面使用者發送訊號，這些訊號主要是用來計算該衛星至使用者接收器之間的距離，該距離是衛星坐標（已知）與接收器坐標（未知）的函式。
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假若接收器能夠接收到三個以上的衛星訊號（），則可以組成三條如上之測距方程式，進而解得其中代表接收器位置的三個未知參數（）。然而在實務上，因為接收器與衛星系統間存在時間的系統性誤差，因此常將此時間誤差值當作第四個未知參數，換言之，必須接收到四個以上的衛星訊號才能完成精確的定位解算。
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為了能夠提供全球使用者不間斷定位服務，因此GPS系統作了特別的設計，該系統包含至少24個衛星，均勻的分佈在六個軌道平面上，其軌道傾角約55度，地面高度約2萬公里，如此的設計就是為了確保在地表上的任一地方、任一時刻，使用者均能接收到至少4個以上的衛星訊號，以達到定位解算時所需的最小觀測數量。
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由于GPS定位是主要靠測距來達成，因此測距精度成為影響定位品質的關鍵要素之一，目前接受器對于距離解算方式主要分為兩種：電碼測距及載波相位測距，前者解算容易，但精度較差（約數公尺至數十公尺），但所需成本也較低，適用于一般定位精度需求較低的應用（如車用導航或手機定位），而后者所需的設備及解算程序均較復雜，成本也較高（動輒數十萬元），但可以達到公分以下的精度等級，因此適用于較高精度需求的作業上（如控制測量或工程測量等）。
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