全球定位系統(GPS)的基本原理利用了空間幾何的概念和物理測量技術。具體包括以下幾個方面:
空間部分。GPS由24顆衛星組成,這些衛星分布在多個軌道上,確保地球上任何位置至少可以接收到4顆衛星的信號。
用戶接收機。用戶端的GPS接收機會接收來自這些衛星的信號。
信號傳播時間測量。通過測量信號從衛星傳播到接收機所需的時間,再乘以光速,可以計算出衛星與接收機之間的距離。
定位計算。至少需要4顆衛星來進行三維定位,因為每顆衛星的位置是已知的,通過測量到接收機的距離,再結合衛星的已知位置,可以利用空間幾何方法(如距離交會法)計算出接收機的位置。如果只考慮三維空間中的三個維度,那麼三個衛星就可以確定一個點的位置,但為了消除時鐘差異和其他誤差,通常需要第四顆衛星來精確確定位置。
導航電文和時鐘校正。GPS還利用了導航電文,它包含有關衛星當前位置和時間的信息,幫助接收機校正時間差異和改善定位精度。
這些原理共同構成了GPS系統能夠提供精確位置信息的基礎。