Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » مبدأ التثليث لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

مبدأ التثليث لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

1970
جهاز استقبال نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) يعرض إشارات الأقمار الصناعية وقياسات المسافة في فيزياء الموجات الراديوية.

(صورة توضيحية فقط)

The GPS determines a receiver’s position using trilateration. By measuring the distance to at least three satellites, the receiver can pinpoint its location on Earth’s surface. The distance is calculated by multiplying the signal’s travel time by the speed of light. A fourth satellite is required to synchronize the receiver’s clock, resolving for the four unknowns: latitude, longitude, altitude, and time.

The core principle of GPS positioning is based on a geometric technique called trilateration, or more accurately, multilateration. Each GPS satellite continuously broadcasts a signal that includes its precise orbital position (ephemeris) and the exact time the signal was transmitted. A GPS receiver on or near the Earth’s surface picks up these signals from multiple satellites. The receiver calculates the time difference between when the signal was sent and when it was received. This time difference, known as the time of flight, is then multiplied by the speed of light ([latex]c[/latex]) to determine the distance, or ‘pseudorange’, to that satellite. The term ‘pseudorange’ is used because the receiver’s internal clock is not perfectly synchronized with the highly accurate atomic clocks on the satellites, introducing a time offset error.

Geometrically, knowing the distance to one satellite confines the receiver’s position to the surface of a sphere centered on that satellite with a radius equal to the calculated pseudorange. With a second satellite, the position is narrowed down to the intersection of two spheres, which is a circle. A third satellite’s signal provides a third sphere, and its intersection with the circle from the first two satellites results in two possible points. Typically, one of these points is a nonsensical location (e.g., far out in space or deep inside the Earth), allowing the receiver to determine its 2D position (latitude and longitude). To solve for the fourth unknown, altitude, and more importantly, to correct for the receiver’s clock error ([latex]\Delta t_{receiver}[/latex]), a signal from a fourth satellite is necessary. This allows the receiver to solve a system of four equations for four unknowns ([latex]x, y, z, \Delta t_{receiver}[/latex]), yielding a precise 3D position and accurate time.

UNESCO Nomenclature: 2212
– Radio-wave physics

يكتب

نظام مجرد

خلل

Revolutionary

الاستخدام

استخدام واسع النطاق

مقدمات

  • الملاحة السماوية
  • تحديد الاتجاه الراديوي (RDF)
  • نظام الملاحة بعيد المدى (LORAN)
  • نظام الأقمار الصناعية العابرة (NAVSAT)
  • المبادئ الأساسية للهندسة وعلم المثلثات
  • قياس سرعة الضوء

التطبيقات

  • أنظمة الملاحة في المركبات
  • وضع علامات جغرافية على الصور
  • الزراعة الدقيقة
  • إدارة الكوارث وخدمات الطوارئ
  • الخدمات القائمة على الموقع على الهواتف الذكية

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارية محتملة

  • مستقل طائرة بدون طيار شبكات التوصيل بدقة تصل إلى مستوى السنتيمتر
  • في الوقت الحالى الواقع المعزز overlays for urban exploration and maintenance
  • أنظمة الإنذار المبكر بالزلازل العالمية باستخدام بيانات النزوح الأرضي
  • التنبؤ بالطقس المحلي للغاية استنادًا إلى تأخير الإشارة الجوية
  • أنظمة إدارة حركة المرور الآلية التي تضبط توقيت الإشارة بشكل ديناميكي
  • تتبع الحياة البرية باستخدام علامات GPS الصغيرة التي تعمل بالطاقة الشمسية
  • أجهزة السلامة الشخصية التي تقوم بالإبلاغ عن الموقع تلقائيًا أثناء حالات الطوارئ
  • إدارة الشبكة الذكية من خلال مزامنة تدفق الطاقة عبر مناطق شاسعة
  • أنظمة تحديد المواقع تحت الأرض وفي الأماكن المغلقة والمعززة بإشارات أخرى
  • تطبيقات اللياقة البدنية التي تعمل على إنشاء مسارات سباق افتراضية في العالم الحقيقي
Related to: trilateration, multilateration, pseudorange, satellite ranging, time of flight, GPS positioning, navigation, geometry, speed of light, clock offset.

السياق التاريخي

مبدأ التثليث لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

1963
1964
1968
1970
1970
1975
1980
1962
1963
1965
1970
1970
1974-11-15
1980
1980

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

أحدث الإضافات

أهم المنشورات والمقالات

أفضل الأدوات الأصلية

السنة العاشرة عيد

الصور والتنزيلات بالحجم الكامل متاحة فقط، ومجانية تمامًا، للأعضاء المسجلين.