手机怎么晓得你的定位？导航的原理是什么？

许多同窗出门玩耍的时候会利用手机取代导航仪停止导航。手机不但能够告诉我们本身的位置，还能搀扶帮助我们指引道路，提醒拥堵等。

小小的一个手机若何晓得我们的位置呢？其实，手机是通过与卫星联络，获知本身位置的。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，世界上利用最普遍的定位系统是美国的全球卫星定位系统GPS。那是美国军方从1970年起头研造成立的卫星定位系统，在1994年建成，由24颗卫星、一个空中主控站和若干个监测站构成，笼盖全球98%的地域。用户只要有一台GPS领受设备，就能够24小时免费享受定位系统供给的定位授时等办事。

除了美国的GPS系统外，支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）。现在，我国已经建立完成了斗极卫星导航系统（BDS），并于2020年7月31日举行了斗极三号全球卫星导航系统建成暨开通仪式。

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那些定位系统的功用都是类似的，能够为用户供给授时、定位和导航功用。在军事上，定位系统能够为车辆、船舶、飞机和导弹兵器等供给准确的定位导航办事，一个国度能否有优良的导航系统间接影响着那个国度的长途做战才能。

二、卫星定位原理

那么，卫星事实是若何确定我们的位置的呢？

为了领会那个问题，起首需要领会坐标系的概念。法国粹者笛卡尔创造领会析几何学，就是用代数办法来处理几何问题。我们能够在平面成立一个曲角坐标系，如许平面内的任何一点都能够用一对坐标（x，y）表达。x和y别离表达两点的横坐标和纵坐标。根据勾股定理，两点之间的间隔能够表达为

平面曲角坐标系中两点的间隔

同样，为了表达空间中的一个点，我们需要成立空间曲角坐标系，每一个点用坐标（x，y，z)表达。两个点(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)之间的间隔能够通过两次勾股定理得到

空间曲角坐标系中两点的间隔

大白了空间中两点间隔的计算办法，就不难理解卫星定位了。一个卫星领受安装，例如一台手机，需要确定四个量才气定位，就是它的空间坐标(x，y，z)以及它此刻的时刻t。手机本身都不清晰那四个量，但卫星上有高精度的原子钟，同时卫星系统和空中站都有星历，卫星每时每刻都可以准确确定本身的空间坐标和时刻。

当我们需要停止定位时，手时机与卫星停止沟通，例如某卫星能够在某时刻发射一组信号给手机，信号里包罗了此时卫星的空间坐标和时刻(x1，y1，z1，t1)，当手机领受到那个信号时，手机的空间坐标和时刻(x，y，z，t)都是未知的。

不外，我们晓得电磁波信号是以光速传布的，假设信号在t1发出，又在t时刻被手机领受到，那么光传布的时间就是t-t1，传布的间隔d1=c(t-t1)。同时，我们操纵适才的常识能够晓得：手机(x，y，z)和卫星(x1，y1，z1)之间的间隔能够表达成

于是我们就能够列出方程：

那个方程中，x、y、z、t都是未知量，四个未知量只要一个方程是处理不了的。不外不妨，手机能够同时与四颗卫星联络，四颗卫星别离发射信号给手机，如许就能够列出四个方程了。

此中(xi，yi，zi，ti)是第i颗卫星的空间坐标和时刻，是已知的。如许根据那四个方程，手机中的定位芯片就能够计算出本身如今的位置(x，y，z)和时刻t。再加上手机上已经贮存的地图信息，就能够展现出我们的位置了。

所以说，一个GPS领受器起码要联络上四颗卫星，才能够定位本身的位置。联络的卫星越多，丈量成果就越准确。

三、误差批改

在卫星定位的过程中，最费事的工作是误差批改。误差来源有卫星误差、传布误差和领受安装误差三种。以传布误差为例：在电磁波信号传布的过程中，电磁波要穿透云层，而云层中光的速度与实空中稍有差别。固然那个区别不大，但是因为光速很快，传布时间很短，一点点的区别城市形成定位的范畴有很大误差。所以我们必需对误差停止批改。

一种常见的误差批改手段称为差分定位，它的原理是：卫星起首与定位安装四周的空中定位站停止联络，通过空中定位站的坐标和时刻揣度误差大小。再操纵那个值敌手机定位停止批改。

所以，在空中基准站四周，卫星定位比力准确，好比城市里卫星定位的精度都在10米以内，但假设在荒郊野外或大海上，四周没有基准站，卫星定位的误差就会大一些。

如今你大白手机定位的原理了，本来我们是在和天上的卫星连线呢！