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1、GPS定位的原理
要搞清楚這個(gè)問題,首先要從GPS的定位原理講起,從數(shù)學(xué)角度來講,就是空間已知三點(diǎn)的位置,以及你到這三點(diǎn)的相對(duì)距離,求你的位置,這是立體幾何里一個(gè)很簡(jiǎn)單的問題,是GPS的數(shù)學(xué)原理。 對(duì)應(yīng)到實(shí)際應(yīng)用中,已知三點(diǎn)的位置 ,就是天上的三顆衛(wèi)星,因?yàn)?a id=url_5 href="http://www./" target=_blank>衛(wèi)星是按照“星歷”精確運(yùn)行的,所以它在某一時(shí)間的位置我們可以知道,這就滿足了數(shù)學(xué)原理里的第一個(gè)解題條件;第二個(gè)條件是需要知道你到這三顆衛(wèi)星的相對(duì)距離,衛(wèi)星發(fā)射特定的無線電信號(hào),你的GPS接收機(jī)收到這個(gè)信號(hào)之后來比對(duì)時(shí)間差,因?yàn)闊o線電的傳播速度是已知的,所以通過這個(gè)時(shí)間差就可以算出你相對(duì)于衛(wèi)星的距離。兩個(gè)條件都滿足了,你的位置也就出來了。以上只是對(duì)于GPS原理的一個(gè)簡(jiǎn)單描述,實(shí)際應(yīng)用還要復(fù)雜得多,事實(shí)上達(dá)到3D定位,至少需要4顆衛(wèi)星,多出的一顆是用來授時(shí)的。有興趣的朋友可以查閱相關(guān)資料來滿足你的好奇心。 2、漂移的產(chǎn)生原因 明白了GPS的定位原理,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn),雖然數(shù)學(xué)原理是很簡(jiǎn)單的,但是要通過物理手段實(shí)現(xiàn)兩個(gè)已知條件,是很復(fù)雜的事情。首先,衛(wèi)星在天上飛,誰也不敢保證它能一絲不差的在自己的軌道上,總會(huì)有或多或少的偏差。其次,你的GPS接收機(jī)上也不可能安個(gè)銫原子鐘,無線電波的傳播速度每秒大約是30萬公里,簡(jiǎn)單計(jì)算一下你就會(huì)發(fā)現(xiàn),如果時(shí)間誤差了0.00001秒,那距離差了多少呢?即使你的時(shí)間不會(huì)有誤差,無線電波在空氣中的傳播也會(huì)受到很多因素的影響,比如天氣。以上的影響還不是最主要的,更重要的影響原因是你能收到多少衛(wèi)星信號(hào)。GPS的信號(hào)是很微弱的,接收機(jī)上那么小一個(gè)陶瓷天線,你還指望能有什么太好的效果嗎?所以基本上有什么東西阻擋的話,你就會(huì)收不到信號(hào),即使你收到了十顆八顆信號(hào)很強(qiáng)的衛(wèi)星,就一定會(huì)很準(zhǔn)確了嗎?非也,假如你正好趕上這十顆衛(wèi)星都扎成一堆開會(huì),或者排成一條整齊的隊(duì)伍放學(xué)回家,那你慘了。 定位是不是精確,衛(wèi)星的分布位置也是一個(gè)非常重要的影響因素,好的狀態(tài)是強(qiáng)信號(hào)的衛(wèi)星以等邊三角形的狀態(tài)分布于天窮的3個(gè)角落,相對(duì)距離盡量的大,不要排列在近似一條直線上,這是由GPS的數(shù)學(xué)原理決定的。以上所講的,還都只不可控的技術(shù)誤差,屬于”天災(zāi)“的范疇,自古以來,“天災(zāi)”是從來離不開“人禍”的,當(dāng)科技發(fā)展的水平已經(jīng)足夠把這些誤差降到很低的時(shí)候,你還會(huì)發(fā)現(xiàn)另一個(gè)十分尷尬的問題就是:人家壓根就不想讓你得到這么高的精度。大家知道,民用的GPS和軍用的接收頻點(diǎn)是不一樣的,民用的有擾碼,是專門給你搗亂用的! 明白了以上內(nèi)容,你就會(huì)發(fā)現(xiàn),太多的因素影響到了GPS的定位精度,,也就導(dǎo)致了你站在原地不動(dòng)的時(shí)候,每秒鐘計(jì)算出來你的坐標(biāo)位置都不同,把這些點(diǎn)連成線的時(shí)候,你看到的再也不是平滑的運(yùn)行軌跡,而是另人十分揪心的一團(tuán)亂麻,這也就是我們平時(shí)討論比較多的漂移。 3、我們?nèi)绾螌?duì)待這個(gè)問題 通過以上的思考,我們會(huì)發(fā)現(xiàn),漂移事實(shí)上是不可避免的。 GPS的設(shè)備,跟PC機(jī)差不多,N(N->∞)多家廠商在做集成,但有能力生產(chǎn)CPU的,就那么幾家(SiRF、MTK...)。事實(shí)上比PC還要簡(jiǎn)單一些,主要工作都是主芯片完成的,實(shí)力一點(diǎn)的集成商,自己設(shè)計(jì)線路板,生產(chǎn)相應(yīng)的模塊。山寨一點(diǎn)的就直接采購(gòu)生產(chǎn)好的工業(yè)模塊,裝上殼子印上logo就去賣了。標(biāo)準(zhǔn)的GPS接收和藍(lán)牙的工業(yè)模塊都很容易買到,有興趣的朋友也可以自己攢一臺(tái)。 說以上這些,是為了讓大家明白,生產(chǎn)藍(lán)牙GPS模塊,事實(shí)上是沒有什么技術(shù)含量的活,只要不是太山寨的廠商,都能保質(zhì)保量的完成這個(gè)任務(wù)。跟做包子一樣,原料和技術(shù)都差不多,不管是狗不理,還是韓包子,雖然味道可能不同,但總歸都是外邊有皮,里邊有餡的。最大的差別就是選擇不同的主芯片,比如SiRF或者M(jìn)TK,這二者的關(guān)系有點(diǎn)象Intel和AMD,差別是有的,但都可以用。不同的芯片可能在功耗和算法上有所不同,但實(shí)際面對(duì)應(yīng)用層來說,區(qū)別是不大的。 經(jīng)??吹接腥颂崮衬?a id=url_32 href="http://www./xinpian.html" target=_blank>芯片的接收信號(hào)好,其實(shí)這個(gè)問題就象討論Intel CPU的電腦和AMD CPU的電腦哪個(gè)安全性更高一樣無聊。套用一句俗語叫:老母豬追兔子,那壓根就不是它的任務(wù)。天線模塊才是負(fù)責(zé)接收信號(hào)的,信號(hào)的強(qiáng)弱是一個(gè)物理問題,與芯片沒有關(guān)系,芯片只是負(fù)責(zé)處理接收到的信號(hào),當(dāng)然,這里涉及到一個(gè)對(duì)信號(hào)處理的算法問題,科學(xué)的算法可以提高信號(hào)的辨識(shí)度以及減少誤差的影響,但并不能真正提高信號(hào)接收的物理水平。對(duì)信號(hào)起到關(guān)鍵作用的是天線,天線的構(gòu)造分平板式和螺旋式的,也很難說清哪個(gè)好哪個(gè)壞,不同的技術(shù)解決方案,各有優(yōu)劣,但總體上來講一寸長(zhǎng)、一寸強(qiáng)的原則是沒錯(cuò)的,如果你愿意背著一個(gè)鍋蓋大的天線,我想肯定比你現(xiàn)在的效果好得多。 那既然不同廠商的差不多,不同芯片的也差不多,難道說不同的GPS真的就沒有什么差別嗎?沒錯(cuò),我基本上就是這樣認(rèn)為的。讀到這里,可能有人會(huì)罵我了,難道沒有看到網(wǎng)上N多的對(duì)于不同芯片、不同品牌的評(píng)測(cè)嗎?漂移、冷啟動(dòng)、熱啟動(dòng)。。。一大堆血淋淋的數(shù)據(jù),難道不能說明什么嗎?確實(shí)可以說明一些問題,比如,作者代理的是哪個(gè)廠商的產(chǎn)品,或者哪個(gè)廠商給錢多。三百六十行里除了辦證的、賣發(fā)票的,還有一個(gè)行業(yè)叫“槍手”,我就親眼所見一篇文章把兩個(gè)產(chǎn)品說成天壤之別,結(jié)果不幸就是我前面提到的公板OEM,只是殼子不一樣?,F(xiàn)在槍手的水平已經(jīng)越來越高了,經(jīng)常忽悠人于無形,上街裸奔確實(shí)可以吸引眼球,但過后不太容易收?qǐng)?,不如慢工出?xì)活,小火文燉,看起來象技術(shù)文章,實(shí)際上引導(dǎo)你買東西。 當(dāng)然,我們也看到一些比較中立朋友的評(píng)測(cè)數(shù)據(jù),確實(shí)有差別。比如經(jīng)常說的手持機(jī)的漂移就小,我自己也有2臺(tái)手持機(jī),經(jīng)過對(duì)比,確實(shí)發(fā)現(xiàn)漂移要小得多,什么原因呢?有一個(gè)成語叫“粉飾太平”,用來說明這個(gè)問題最合適不過了。比如一個(gè)小煤礦出事死了幾十人,當(dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)一研究,怎么辦呢?讓這些人再活過來是不可能的了,但可以讓他們消失。于是往上邊報(bào)的時(shí)候幾十個(gè)就變成幾個(gè)了,大問題變成小問題了。GPS廠商的工程師們可比這些當(dāng)?shù)仡I(lǐng)導(dǎo)聰明多了,所以這種方法多半也想得出來。很多配有失量地圖的導(dǎo)航設(shè)備,大家會(huì)發(fā)現(xiàn)我們的軌跡會(huì)老老實(shí)實(shí)的落在道路里邊,是它的精度高地圖好嗎?其實(shí)都不是,原因只有一個(gè),在道路外邊的點(diǎn)被軟件硬生生的“拉”了回來,說好聽點(diǎn)叫校正“。 手持機(jī)也有這種校正功能,因?yàn)槭擒洝⒂布惑w的,而且應(yīng)用也很單一,就是徒步行走,所以很容易為這種應(yīng)用而進(jìn)行一些軟件上的優(yōu)化,比如,軟件偵測(cè)到了在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了一個(gè)相對(duì)較大距離的位移,那就很可能認(rèn)為這是計(jì)算誤差造成的,因?yàn)槠胀ǖ耐讲叫袨椴豢赡苓_(dá)到那么高的速度,當(dāng)然你失足從山上滾下來除外。對(duì)于這種判斷為有誤差的點(diǎn),很簡(jiǎn)單,直接和諧掉,所以,你會(huì)看到基本上沒有漂移,不是不漂移,而是漂移被和諧掉了。。。這種”和諧“的做法,從主芯片到應(yīng)用軟件,都有這種機(jī)制,我們會(huì)經(jīng)??吹皆谀承?a id=url_57 href="http://www./inst/html/sort/yyrj.html" target=_blank>應(yīng)用軟件里,讓你選擇移動(dòng)方式是徒步、自行車還是汽車,事實(shí)上就是為這種”和諧“來選擇一種最合適的優(yōu)化校正方案。 了解了這些情況,我們不難明白,這種和諧的校正并不是萬能的,而且是一把雙刃劍,有可能把不該和諧的也給和諧掉,還是小煤窯的例子,實(shí)際死了100個(gè),應(yīng)該報(bào)多少呢?這是個(gè)問題,而且是個(gè)麻煩的問題。報(bào)死了1個(gè),沒人信,一看就是假的,報(bào)死了99個(gè)?太多帽子保不住。聰明的領(lǐng)導(dǎo)會(huì)尋找一個(gè)平衡,即不讓報(bào)告看起來太假,又可以混得過去。GPS也一樣,不同的廠商、不同的軟件,優(yōu)化校正的方法是不一樣的,與具體應(yīng)用和技術(shù)思路有關(guān)??吹竭@里大家就明白了,漂移小不能說明精度就高,因?yàn)槟隳玫降氖且环莺椭C過的報(bào)告,是有水分的。手持機(jī)因?yàn)?a id=url_63 href="http://www./inst/html/sort/yyrj.html" target=_blank>應(yīng)用明確,軟件硬件都是一體的,所以配合好。而藍(lán)牙模塊是不管應(yīng)用的,只是一個(gè)信號(hào)接收和初步分析的設(shè)備,具體你是接到本本上還是手機(jī)上,你是徒步還是放在車?yán)镉?,都是看你愛好,所以不同?a id=url_67 href="http://www./mas.html" target=_blank>軟件、芯片、應(yīng)用,都會(huì)有不同的表現(xiàn),而且也提供了修改相關(guān)參數(shù)的機(jī)制,聰明的你應(yīng)該學(xué)會(huì)按自己的需求來調(diào)整設(shè)備,搞清楚自己想要的是什么,而不是盲目的去比較誰的漂移大。 寫到這里已經(jīng)夠長(zhǎng)了,該結(jié)束了,又沒有稿費(fèi),再寫不劃算了。最后只想提醒大家,買到GPS之后,高興的帶著它去玩吧,享受科技給你帶來的好心情,不要沒事就樂此不疲的去測(cè)試各種參數(shù),技術(shù)是拿來用的,你又不是去炸拉登,那幾米的誤差對(duì)你來講有意義嗎? |
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