主题：【原创】说说GPS定位导航 -- honeybl
家园 三颗卫星还是四颗卫星，这是个问题。 萧萧易水兄弟在回复萧萧易水:多说一句 gps 原理，及回答楼下 njyd 兄弟。中说要4颗卫星才能定位。
到底是三颗卫星还是四颗卫星呢？这实际上涉及到不同的算法设计。
通过接收到的GPS卫星的时间和轨道参数，我们是可以计算出这颗卫星在发出这个信息的时刻的精确三维位置的，反过来，可以知道卫星在某个精确的三维位置上发射出来信号的时间数值的。
因此时间不是一个独立的变量，而是与卫星的三维位置具有相关性。
假定从三颗卫星发射的含有同样时间信息的信号依次在T0,T0+A,T0+B的时刻到达，那么完全可以计算出在发出该时间信息时刻，三颗卫星的位置，在根据时间相对延迟的测量值（0，A,B），再用几何的方法就能计算出我们的位置。计算出我们的位置后，就可以计算出与卫星的实际距离了，除以光速，得到时间传输的延迟，修正一下。就可以知道正确的时间。
但是（一有但是，准没好事）：
这要求GPS终端必须有高精度的时钟，来精确测量时间上的偏差延迟值，这将及使GPS终端的成本上升，无法大规模生产。
同时，各种测量误差，可能使几何计算出现无解的情况，或者误差半径过大的请况。需要进行极其复杂的运算和校正，得到一个最佳可能位置。
因此，在实际中，通过四颗卫星的方法，一方面降低GPS终端的时钟精度要求，降低成本。另一方面降低计算和校正的算法复杂度，带来的后果就是你需要更加开阔的天空视野。
猜猜美军的GPS终端需要几颗卫星来定位？
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话说美军特种部队经过在阿富汗崎岖的山区进一年的艰苦追踪，终于发现拉登大叔的藏身山洞了。趁着大叔还没转移，马上呼叫总部：
"狐狸呼叫海豹，发现兔子窝"
总部一片欢腾：
"空袭准备完毕，速速告知位置"。
大兵掏出GPS一看，山沟深处，只能够看到两颗卫星，于是立马往山顶跑去。好不费力地爬上山顶，拉登大叔已经完成了5个1工程了:
睡了1个好觉，洗了1次肾，录了1盘讲话，转移了1次阵地，逃过了1劫。
美国大兵仰天大喊：
"为什么不用中国的北斗双星定位？"
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两颗卫星能够定位吗？
家园 睡了1个好觉，洗了1次肾，录了1盘讲话，转移了1次阵地， 家园 5个1工程太逗了 哈哈哈 家园 cool , thanks for 更详细的说明。 家园 两颗需要终端向卫星发送信息 北斗1就是这样的
家园 好象发送信息与几颗卫星关系不大。 具体技术俺也不知道，只是这样猜的，不知对不对。
卫星位置是不动的，如果已知你与两颗卫星的距离，你就可以知道你在一个大圆周上。如果你手头还有个数字地球，计算出这个大圆穿过地球面的两个点，你就在其中之一。这两个点一个在南半球，一个在北半球，你当然很容易知道你在哪个点上。用这个技术地区不同定位精度相差很大，在两卫星中点下的中纬度精度最高，如果你在赤道附近，大圆与地面接近相切，自然南北误差就很大了。
但这里面有两个问题，一是数字地球（当然不是全球）数据量应该很大，用户端可能放不下，还有个地理信息保密问题，这就需要传到总台计算，二是距离精度，如果用户端接收到卫星信号再回答，只要卫星上有一个精度较高的“秒表”就行了，不需要时间同步。
家园 停机位的经纬度是给惯导校准用的 很多飞机没有GPS的，用惯导＋无线电导航。
家园 感谢大家的支持，让我深受鼓舞。 先回复几位网友的问题：
能不能靠测量船纠正？是不是要求测量站的经纬度非常准确，所以测量船本身精度不够？恐怕不行，因为我们无法为一艘上下起伏，左右摇摆，前后移动的测量船进行精确定位，而后去校正卫星的。所有的测量站必须在陆地上，并且要考虑大气的折射，地球的摇摆，板块的移动等等
带GPS的手机，看到最多时可以看到11颗卫星如果现在你在地球的表面上，是不应该看不到那么多的卫星的。
事实上，当你定位后，可以根据相应的轨道参数，反过来推测哪些卫星即将沉下地平线，哪些即将从地平线上升起，从而手机可以直接用相应的正交码同新的卫星进行快速同步。因此你看到的11颗卫星，不是都在地平线上的。
3颗卫星实现定位，确保任何地方的6颗卫星的覆盖，意味着在用户的天空有50%的阻挡（城市，山谷，建筑物）的情况下，仍可以准确定位。
事实上，由于定位的参数化，完全可以在6个轨道面上多布放定位卫星的，因此在24颗卫星就位后，美国继续向轨道面部署新的卫星，现在共有31颗卫星在轨。这一方面可以使用户在更多天空阻挡的情况下仍可以定位，同时如果某颗卫星被东亚某个邪恶国家“误炸”后，美军兄弟们仍然能够认识路。
极限情况是同时看到12颗卫星在地平线上。
研发一种GPS手机对早就有了。技术难度不高，山寨机就可以了。
GPS芯片均可以通过NMEA-0183协议，以串行通信的方式，输出相应的定位信息。手机以用Modem方式读取。
主要的问题是安全上的原因和隐私保护。
如果只要拨通不需接通就能传递信息的话，那么同样手机也可以变成窃听器了
（千万不要随便下载来路不明的程序和游戏到手机，去安全局开会前，请卸下手机电池）
至于像车队管理之类的应用的话，请仔细计算你的网络流量，并选择合适的移动联通电信的数据套餐包，以免被天价话单吓倒。
家园 我在飞机上偷偷开过GPS 如果现在你在地球的表面上，是不应该看不到那么多的卫星的。可惜，太紧张防着空嫂了，没注意几颗星。不过鉴于巡航高度是接近10000米，应该可以多看到不少星吧。
飞机上GPS定位一开始有点跟不上，后来速度显示逐渐靠谱起来，估计是拜托星多，在地图上飞快地掠过，感觉是相当爽地
。我觉着，GPS仅仅是被动接收信号，应该不会干扰飞机的导航吧，不然我也不会冒这个险。实在顶不住我的好奇心呀。家园 看到11颗卫星应该不是什么问题吧 站在地面上差不多可以看到半个天球呢，也就是差不多一半的卫星。
总共有24颗GPS定位卫星（21颗工作星和3颗备份星，现在应该更多了），4颗为一组，在6个轨道面上运行， 以确保在地球表面的任何一个地方，在无遮挡的情况下，可以保证有至少6颗卫星的信号覆盖。我还查到
全球定位系统的空间部分使用24颗高度约2.02万千米的卫星组成卫星星座。21+3颗卫星均为近圆形轨道,轨道高度也应该不是问题。
家园 俺那11颗卫星。 我的手机GPS部分有个功能，就是显示连通了多少卫星，并给出卫星的方位、信号强度。还有当前座标值（经纬度、高度）。
看到11颗时，信号强度都在中等以上，应该是正在“看”到的。
这个当前座标值是个好东西，俺买这个主要目的就是为了这，以后到哪旅游时可记下座标，回来到Google上查位置。
开始有这个想法是回插队的地方，在Google上查位置时因为那一片卫星照片都是低分辨率，大约是30米，费了好长时间才确定了具体位置。
说到卫星照片分辨率，在google上玩久了，发现30米的分辨率可以看到不到10米宽的公路，1米的分辨率可以看到高压线、铁丝网。看来分辨点和分辨线是大不一样滴。