手机怎么知道你的定位

发布时间：2023-04-11 14:32:21 所属栏目：动态来源：

导读：许多同学出门游玩的时候会使用手机代替导航仪进行导航。手机不光可以告诉我们自己的位置，还能帮助我们指引道路，提示拥堵等。

小小的一个手机如何知道我们的位置呢？其实，手机是通过卫星联络，获知自身位置的。

许多同学出门游玩的时候会使用手机代替导航仪进行导航。手机不光可以告诉我们自己的位置，还能帮助我们指引道路，提示拥堵等。

小小的一个手机如何知道我们的位置呢？其实，手机是通过卫星联络，获知自身位置的。所以手机定位，准确的说法应该是卫星定位。

一、四大卫星定位系统

目前，世界上应用最广泛的定位系统是美国的全球卫星定位系统GPS。这是美国军方从1970年开始研制建立的卫星定位系统，在1994年建成，由24颗卫星、一个地面主控站和若干个监测站组成，覆盖全球98%的地区。用户只要有一台GPS接收设备，就可以24小时免费享受定位系统提供的定位授时服务。

除了美国的GPS系统外，主流的卫星定位系统还有俄罗斯的格洛纳斯卫星定位系统（GLONASS）和欧盟的伽利略卫星定位系统（GALILEO）。如今，我国已经建设完成了北斗卫星导航系统（BDS），并于2020年7月31日举行了北斗三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式。

这些定位系统的功能都是相似的，可以为用户提供授时、定位和导航功能。

二、卫星定位原理

那么，卫星究竟是如何确定我们的位置的呢？

为了了解这个问题，首先需要了解坐标系的概念。法国学者笛卡尔发明了解析几何学，就是用代数方法来解决几何问题。我们可以在平面内建立一个直角坐标系，这样平面内的任何一点都可以用一对坐标（x，y）表示。x和y分别表示两点的横坐标和纵坐标。根据勾股定理，两点之间的距离可以表示为

平面直角坐标系中两点的距离

同样，为了表示空间中的每一个点，我们需要建立空间直角坐标系，每一个点用坐标（x，y，z)表示。两个点(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)之间的距离可以通过两次勾股定理得到

空间直角坐标系中两点的距离

明白了空间中两点距离的计算方法，就不难理解卫星定位了。一个卫星接收装置，例如一台手机，需要确定四个量才能定位，就是它的空间坐标(x，y，z)以及它此刻的时刻t。手机自己都不明白这四个量，但卫星上有高精度的原子钟，同时卫星系统和地上站都有星历，卫星每时每刻都必须准确确定自己的结构坐标和时刻。

当我们需要进行定位时，手机会与卫星进行沟通，例如某卫星可以在某时刻发射一组信号给手机，信号里包含了此时卫星的空间坐标和时刻(x1，y1，z1，t1)，当手机接收到这个信号时，手机的空间坐标和时刻(x，y，z，t)都是未知的。

不过，我们知道电磁波信号是以光速传播的，如果信号在t1发出，又在t时刻被手机接收到，那么光传播的时间就是t-t1，传播的距离d1=c(t-t1)。同时，我们利用刚才的知识可以知道：手机(x，y，z)和卫星(x1，y1，z1)之间的距离可以表示成

于是我们就可以列出方程：

这个方程中，x、y、z、t都是未知量，四个未知量只有一个方程是解决不了的。不过没关系，手机可以同时与四颗卫星联络，四颗卫星分别发射信号给手机，这样就可以列出四个方程了。

其中(xi，yi，zi，ti)是第i颗卫星的空间坐标和时刻，是已知的。这样根据这四个方程，手机中的定位芯片就可以计算出自己现在的位置(x，y，z)和时刻t。再加上手机上已经储存的地图信息，就可以显示出我们的位置了。

所以说，一个GPS接收器最少要连上四颗卫星，才可以定位自己的位置。联络的卫星越多，测量结果就越准确。

三、误差修正

在卫星定位的过程中，最麻烦的事情是误差修正。误差来源有卫星误差、传播误差和接收装置误差三种。以传播误差为例：在电磁波信号传播的过程中，电磁波要穿透云层，而云层中的速度与真空中稍有不同。虽然这个差别不大，但是由于光速很快，传播时间很短，一点点的差别都会造成定位的范围有很大误差。

一种常见的误差修正手段称为差分定位，它的原理是：卫星首先与定位装置附近的地面定位站进行联系，通过地面定位站的坐标和时刻判断误差大小。再利用这个值对手机定位进行修正。

所以，在地面基准站附近，卫星定位比较准确，比如城市里卫星定位的精度都在10米以内，但在荒无人烟的山间或者大海上,周围没有基准站,卫星进行定位时也会产生更大的误差。

现在你明白手机定位的原理了，原来我们是在和天上的卫星连线呢！

（编辑：汽车网）

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