车辆导航定位原理

GPS由24颗工作卫星组成，位于距离地球表面20200km以上，均匀分布在6个轨道平面上(每个轨道平面4颗卫星)，轨道倾角为55°。此外，在轨还有四颗现役备份卫星。卫星的分布使得随时观测全球任何地方的四颗以上卫星成为可能，并保持良好定位精度的几何图像。这提供了在时间上连续的全局导航能力。

因为卫星的位置是精确已知的，所以在GPS观测中，我们可以得到卫星到接收机的距离。利用三维坐标和三颗卫星中的距离公式，可以形成三个方程，求解观测点的位置(X，Y，Z)。考虑到卫星钟和接收机钟的误差，实际上有四个未知数，X，Y，Z和钟差，所以需要引入第四颗卫星，形成四个方程求解，从而得到观测点的经纬度和高程。

事实上，接收机往往可以锁定四颗以上的卫星。此时可以根据卫星的星座分布将接收机分成若干组，每组四颗卫星，然后通过算法选择误差最小的一组进行定位，提高了精度。

由于卫星轨道和卫星钟的误差，大气对流层和电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，民用GPS的定位精度仅为100米。为了提高定位精度，差分GPS(DGPS)技术被广泛应用于建立GPS观测的参考站(差分站)，将已知的参考站精确坐标与观测值进行比较，从而获得一个修正数并对外发布。接收方收到修正数后，将其与自己的观测值进行比较，消除大部分误差，得到更准确的位置。实验表明，利用差分GPS可以将定位精度提高到5米。