¿Cómo funciona el GPS? El principio de posicionamiento es fácil de entender.
Principio de posicionamiento del módulo GPS
24 satélites GPS orbitan la Tierra en un ciclo de 12 horas a una altitud de 12.000 kilómetros sobre el suelo. Se pueden observar más de 4 satélites. al mismo tiempo.
Dado que la posición del satélite se conoce con precisión, en la observación GPS, la distancia del satélite al receptor se puede resolver usando la fórmula de distancia en coordenadas tridimensionales y usando tres satélites para formar tres ecuaciones. para resolver la posición del punto de observación (X, Y, Z). Teniendo en cuenta el error entre el reloj del satélite y el reloj del receptor, en realidad hay 4 incógnitas, a saber, X, Y, Z y la diferencia de reloj. Por lo tanto, es necesario introducir un cuarto satélite y formar 4 ecuaciones para resolver y obtener la longitud y la latitud. del punto de observación y altitud.
De hecho, el receptor a menudo puede bloquear más de 4 satélites. En este momento, el receptor se puede dividir en varios grupos según la distribución de constelaciones de los satélites, cada grupo tiene 4 satélites y luego. el grupo con el error más pequeño se selecciona mediante un algoritmo utilizado para el posicionamiento para mejorar la precisión.
Debido a la influencia de las órbitas de los satélites, los errores de los relojes de los satélites, la troposfera atmosférica y la ionosfera en las señales, la precisión de posicionamiento del GPS civil es de sólo 10 metros. Para mejorar la precisión del posicionamiento, actualmente se usa comúnmente la tecnología GPS diferencial (DGPS) para establecer una estación base (estación diferencial) para observaciones GPS. Las coordenadas precisas de la estación base conocida se utilizan para comparar con los valores de observación para obtener. un número de corrección e informarlo al mundo exterior. Una vez que el receptor recibe el número de corrección, lo compara con sus propias observaciones para eliminar la mayoría de los errores y obtener una posición más precisa. Los experimentos han demostrado que la precisión del posicionamiento se puede mejorar hasta 5 metros utilizando GPS diferencial.
¿Qué es un módulo GPS?
El módulo GPS es un receptor de señal GPS que se conecta a una computadora o teléfono móvil a través de Bluetooth inalámbrico o métodos cableados, y transmite la señal GPS recibida a Software GPS en su computadora o teléfono móvil para su procesamiento. El módulo de posicionamiento GPS al que solemos referirnos se refiere a la parte del usuario, es como una "radio" que recibe y demodula la señal del código C/A transmitida por el satélite, con una frecuencia de 1575,42MHz. El módulo GPS no transmite señales y es posicionamiento pasivo.
La clave para la aplicación del módulo GPS es la formulación del protocolo de comunicación en serie, es decir, el formato de protocolo de entrada y salida relevante del módulo. Incluye principalmente tipos de datos y formatos de información. Los tipos de datos incluyen principalmente información binaria e información de datos de la Asociación Nacional de Electrónica Marina NMEA. Estos dos tipos de información se pueden comunicar con el receptor GPS a través del puerto serie.
El módulo GPS utiliza el método de intersección de distancias para calcular el pseudorango de cada satélite para obtener los cuatro parámetros del receptor: longitud, latitud, altitud y corrección de tiempo. Se caracteriza por una rápida velocidad de posicionamiento de puntos. Pero el error es grande. El posicionamiento inicial del módulo requiere que al menos 4 satélites participen en el cálculo, lo que se denomina posicionamiento 3D. 3 satélites pueden lograr un posicionamiento 2D, pero la precisión no es buena. El módulo GPS genera continuamente información de posicionamiento e información auxiliar en formato NMEA a través del puerto de comunicación en serie para que el receptor seleccione la aplicación.