【ff5500原创 科普】GPS定位只需要4颗卫星 但是返航只需要3颗
ff5500.
已累计飞行 11465686 米
| 我的这个返航是以科普为目的建立在理想精确环境下的，实际应用中请看(HeyDrones) 的帖子 http://bbs.dji.com/thread-78498-1-1.html 我这个3星返航建立在极端情况下，是实在卫星数量不足的情况下，飞机（高度一定）再不返航就要炸鸡的情况下，死马当活马医的情况下，其实大疆可以开放这样的功能，给用户一个选择，在开启这个极端功能的时候必须签订免责声明也好呀~毕竟可以死马当作活马医！！！ |
- 空间部分：21颗工作卫星，3颗备用卫星。
- 地面支持系统：1个主控站，3个注入站，5个监测站。（这一点ff5500认为咱们正常人完全没有必要知道）
- 用户设备部分：接收GPS卫星发射信号，以获得必要的导航和定位信息，经数据处理，完成导航和定位工作。GPS接收机硬件一般由主机、天线和电源组成。
- 没有了。。。。对了，还有空气和人！！！
GPS定位原理
(x1−x)2+(y1−y)2+(z1−z)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√+c(vt1−vt0)=c△t1
(x2−x)2+(y2−y)2+(z2−z)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√+c(vt2−vt0)=c△t2
(x3−x)2+(y3−y)2+(z3−z)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√+c(vt3−vt0)=c△t3
(x4−x)2+(y4−y)2+(z4−z)2−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−√+c(vt4−vt0)=c△t4
好吧，这个情况是论坛又调皮了！ff5500弄了半天又遇到自动排版逻辑又问题，但是复制下来是没有问题的（需要公式的直接复制我上面的到word就行了）以下是复制以后正常的公式！
[td]
| 变量 | 意义 |
| (xi,yi,zi) | 卫星i在t时刻的空间直角坐标 |
| vti | 时钟差 |
由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟差Vto 。
- 基站精度为平均200米左右，视运营商基站覆盖范围而定。
- WIFI精度为20米左右。GPS精度最高，为10米左右（取决于芯片）。
- 在户外，先开启GPS再进行定位，结果较准。但GPS比较费电，且在室内不可用。
（跳）（跳）（跳）（跳）（（跳）到这里开始看）
那么问题来了（从1颗卫星开始说吧）：1、一两颗卫星能干什么？
一颗卫星在天空能干的事情，ff5500认为只能。。。。。呵呵。。。。。。 两颗卫星能定位出来一个圆圈，三颗能定位出来两个点，学过立体几何的初中生都应该明白的东西吧？（ff5500再多扯一句话，卫星只有三颗的时候这个就类似于巨型的三角基站定位法 ，如果不明白这个名词请自行百度，因为本篇ff5500只是科普GPS！！）
2、按照空间几何的原理GPS测量中不是只要3颗卫星就可以确定出地面点的坐标了？？？？
一般是至少3颗。但进行伪距单点定位（绝对定位）时，由于每颗卫星的伪距测量观测值中都包含有接收机钟差这一误差，造成距离测量观测值很不准确，需要将接收机钟差作为一个未知数加入到伪距单点定位的计算中再加上坐标三个未知数，所以至少需要4个伪距观测值，即需要同时观测至少4颗GPS卫星。
3、有了四颗卫星在咱们的无人机上面为什么还是无法定位呢？
这个问题也难住我ff5500了，可能是大疆无人机为了追求稳定性而设计的需要更多的卫星吧。。。
4、 5颗卫星极其以上能够怎么样？
按照大疆的设计6颗卫星可以定位飞行，越多越好，最多的时候离地球即便是一光年的距离也只能看到23颗卫星（其中的20颗卫星是真正有用的）哦！
5、为什么飞在高空也已经定位了，天气状态良好，反而丢GPS定位呢？
额~ff5500不禁要赞叹你的人品问题了，这个原因还是很多的，不要以为通讯的只有你的飞机和卫星！还有我开始说的地面那几个监控中心！如果监控中心掉线，你就算是拿着GPS也只能 呵呵！！！比如，芯片突然损坏，低气压带电云干扰，其他飞机或者鸟儿给你遮挡信号，还有一种比较罕见的情况，就是米国怀疑你有军事用途，或者米国认为你占用的卫星资源过多，或者咱们比较容易理解的，（当前用户过多，服务器无法承受就你最丑，就把你挤掉线吧！！！）
问题又来了，大家不禁要来质问我ff5500都是4颗卫星可以定位空间，为啥标题上骗我们说3颗？？？
容ff5500喝口水继续科普（我打字到这还真去喝了口水。。）因为上面提到的三颗星定位有两个点，这两个点相距大概有1200公里——1875公里左右，我们的大疆无人机根本不可能飞过去的！因此这个误差完全可以忽略掉，因此，咱们的无人机失控的时候只是飞往最近的定位地点就行了！因为返航高度是已经设定的，因此完全没有必要考虑高度问题！
俺ff5500的结论：：：：：：
4个卫星，因为除了坐标系3个变量，还需要同步时间（计算时间差）。
因此GPS定位只需要4颗卫星， 但是返航只需要3颗，因为，返航的时候高度是一定的，我们的飞机不会飞到1200公里以外去的所以完全可以在紧急的时候3颗卫星完成返航！虽然三颗星定位是有范围误差的，但是我们的遥控器也是有控制范围的！当飞机失联以后只要返回，不用太精确，只要遥控能够连接，我们就完全能够避免炸鸡！因此，请大疆不要意GPS不够为借口来误导我们的炸鸡原因了！
因此，请大疆改进失控返航算法！增加三颗星返航（哪怕是以选项出现的，点开以后会有免责声明的）我也愿意！为了广大机友更好的爽飞，请大疆公司根据我这个帖子改进失控返航时候卫星不足的算法！在此替广大不明真相的机友谢谢大疆了！！！！
全球导航卫星系统在轨运行情况（哈哈就是不让你一下就看清，我坏吧？）
名称 | 目前在轨 卫星数量 | 系统投入 运行时间 |
美国GPS | 32 | 1994年 |
俄罗斯GLONASS | 28 | 2009年 |
欧盟GALILEO | 12 | 计划2016年开始运营 |
中国北斗 | 18 | 2012年开始在亚太地区提供服务 |
印度IRNSS | 6 | 计划2016年 |
日本QZSS | 1 | 2020年 |
合计 | 97 | —— |
再发挥俺的扯淡本领（以下为ff5500个人观点，如有责任与大疆公司无关）：
此外天朝的北斗和GPS的差距到底在哪里？
北斗的光测距是我国“原创”科技！！哎。。。ff5500认为则是一言难尽。。。先给自己浇一盆冷水。GPS定位需要4颗卫星是因为各自不同的卫星在这里负责不同的工作.3颗是测量在用WGS-84作为标准的三维坐标,本来3维数据已足够定位,但是因为卫星传播的工具是用电磁波(而不是光),而电磁波经过传播会产生误差,会导致传播时间的不同步.而为了使这传播的数据同步,所以引入多一颗卫星来提供时间数据.另,GPS不是27颗卫星,是21+3=24颗.21颗工作,另外3颗备用.还有,用光来测距的是我们国家自已做的定位系统,那不叫GPS,叫做北斗星.二者虽说功能相似,但是原理却并不相似.过多的话俺ff5500不敢再泄露天朝的天机了！！！！大家自行想象蜡烛和电磁波的对比和差别吧！！！（好吧我应该改成蜡烛阵列。。。。）
回2楼的话~~~~
激光测距也是一种很先进的东西！为了方便直观理解我随意说的~~~~第一衍射性（就像蜡烛能发出烫手的能量但是就是有用的不多）~~~第二易损坏~~（就像蜡烛容易燃尽）。。。绝没有比较的意思！
5楼说的用激光阵列，确实不错！但是为什么要用激光阵列呢？因为除了需要排除干扰以外，瞬时所需能量也不是一两颗卫星能够承受的了的~那样的话~会~~~炸鸡。哦。不。。炸星！！！！以下俺ff5500继续说一下~
电磁波的波长范围很广，光的波长范围包括在其中，可以认为光是一种电磁波，但光又有区别于一般电磁波的特性，所以光具有波粒二象性，即光既具有波的特性，如干涉、衍生等现象！！此处我用蜡比较的是发出能量大实际有用的能量小~~~再加上天朝的雾霾。。再加上太阳光谱的干涉。所以北斗定位一直没有大面积公开！
的说这个的意义是就在于此处~！第一我国的东西能耗大大大一点点点点点点点点点点，市面上激光测距仪需要的能量是10mJ/M（这个年做10毫焦耳每米）。
如美国的GPS卫星，共有24颗，平均轨道高度2.02万千米。，中国的北斗距离地面（我不敢说，反正和他差不了多少，反正好位置都让米国占领了，比他高一点点就行了）。这样下来20200000*10/1000=202000每次定位需要这么多能量，具体多少呢？我继续科普，1焦耳(J)=0.2389卡(cal)，1卡在一个大气压下可以吧1克水升高1度好了。咱们继续202000焦耳(J)=48257.8卡(cal)，也就是吧一公斤水升高到48度的能量！（就是为了一次定位的需求）因此，网上说中美技术有20年的差距就是在这里来的！！（顺带提一句当年发射第一人造卫星，美国于1958年1月31日发射的一颗“探险者”-1号人造卫星。该星重8.22公斤，中国第一颗卫星是1970年4月发射，该星重重173千克，全国人民欢欣鼓舞！！！我们终于战胜了美帝！因为我们的卫星比他们。。。。。。重！！我们一颗卫星能顶的上他们几十颗！！！！）
以上均为【ff5500原创 科普】如需转载，非常感谢！！！
发布于2016-09-21
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