關(guān)于汽車定位系統(tǒng)定位原理的模擬游戲

為了教你汽車定位系統(tǒng)定位原理的基本概念，我們將進(jìn)行一個演示三邊形的練習(xí)。三邊形是通過知道你與至少3個已知點的距離來確定位置。在定位系統(tǒng)中，這些已知的點就是衛(wèi)星本身。重要的是，我們要明白，這是一個簡單的三邊形定位練習(xí)，而不是定位系統(tǒng)定位過程中的精確表示。我們將使用一個平面的地圖和字符串，而實際上地球是圓的，衛(wèi)星是在天上，而不是在地上。另外，人們往往在任何時候都能 "看到 "天空中的定位系統(tǒng)衛(wèi)星不止3顆，所以我們要用4個點，而不是3個點，來說明一些關(guān)于額外衛(wèi)星的問題。這個練習(xí)應(yīng)該能給你和你的學(xué)生提供一個很好的例子，讓他們了解GPS定位的工作原理。

在這個練習(xí)中，我們將使用4顆衛(wèi)星來模擬GPS定位。你要假裝自己是一個汽車定位器，在地圖上的某個地方，根據(jù)你收到的4個 "信號 "計算出你的位置。但對你來說（對于汽車定位器來說），所有這些信號告訴你的是衛(wèi)星發(fā)出信號時的位置，以及信號從衛(wèi)星到你的時間。換句話說，你有從信號離開衛(wèi)星到到達(dá)你的位置所經(jīng)過的時間。你也知道衛(wèi)星向你發(fā)送信號的時候它在哪里，因為衛(wèi)星的位置是在地圖上顯示的。你需要根據(jù)這段時間的時間來確定你可能在哪里。既然我們知道了信號的速度(R)，和經(jīng)過的時間(T)，我們可以算出距離(D)。

在真正的三維GPS定位中，來自衛(wèi)星的信號是用球體表示的。在這個練習(xí)中，我們要用圓來表示，因為我們是在二維地圖上。所以，作為一個汽車定位器，你需要計算出你離每個衛(wèi)星有多遠(yuǎn)。請記住，你可能在任何地方。將提供的地圖平鋪在桌子上，將四個角都貼上膠帶。找4條長約1/2米的繩子，4種顏色各1條。通過求出D=R×T方程，確定每根弦的長度。光速(R)是299,792,458米/秒，用下面提供的每個信號從衛(wèi)星到接收器所需的時間來求出D。

信號到達(dá)GPS接收機(jī)的時間。

A=0.00505783秒  B=.00423206秒  C=0.00836090秒  D=0.00712225秒

現(xiàn)在你知道每條線應(yīng)該有多長了，但距離比我們剪的線長了很多。你需要考慮到地圖的比例系數(shù)。這張地圖的比例尺系數(shù)是1:21,283,839。也就是說，地圖上的1米等于地球表面上的21,283,839米。用一個簡單的比例，算出你的字符串的比例尺應(yīng)該是多少。將單位轉(zhuǎn)換為厘米，以方便測量。注：在這個較短的練習(xí)中，所有的計算都已經(jīng)為你完成了。

在這個練習(xí)中，最重要的一點是要盡可能準(zhǔn)確地計算出你的手串長度，因為你要用你的手串畫出一個圓圈，顯示衛(wèi)星信號在給定的時間內(nèi)可能去的所有地方。在某些情況下，這個圓可能不適合在紙上，可能只是顯示為一個弧形。你應(yīng)該想出一個辦法，使這些圓和弧線盡可能精確。在你剪線之前，先想一想這個問題。有沒有什么別出心裁的技巧可以讓圓和弧線更精確？剪好琴弦，準(zhǔn)備下一步。

現(xiàn)在有四條不同的線，代表4顆衛(wèi)星的距離。想出的任何技巧，繼續(xù)畫出圓和弧線，以衛(wèi)星為中心點。這個圓弧代表了衛(wèi)星信號的位置，在經(jīng)過的時間里，衛(wèi)星信號會在哪里。記住，我們的位置可以是沿著這個弧線的任何地方，因為信號是向各個方向移動的。應(yīng)該看到，至少有兩個地方可能在那里！這兩個地方是什么？這兩個地方是什么地方？完成對字符串C和D的過程。

轉(zhuǎn)自：互聯(lián)網(wǎng)