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GPS定位方案

news 2025/5/7 13:37:57

一、常用的GPS定位方案包括：

二、主流品牌及热销型号

三、常用GPS算法及核心逻辑：

一、基础定位算法

二、高精度算法

三、辅助优化算法

四、信号处理底层算法

四、基本原理（想自己写算法的琢磨一下原理）

单点定位（绝对定位）
- 原理：通过接收4颗以上卫星信号，解算接收机三维坐标，民用精度约5-10米。
- 场景：手机导航、车载导航等民用设备。
差分定位（DGPS）
- 原理：利用已知坐标的基准站发送误差修正数据，提升定位精度至0.5-3米。
- 类型：实时差分（RTD）与后处理差分。
- 应用：船舶导航、农业机械。
实时动态定位（RTK）
- 原理：结合载波相位观测值与基准站数据，实现厘米级精度（2-5cm）。
- 要求：需保持基准站与移动站实时通信，作用距离<20km。
- 用途：测绘、无人机精准作业。
辅助GPS（AGPS）
- 特点：通过蜂窝网络加速卫星数据获取，缩短首次定位时间至数秒。
- 优势：室内/弱信号环境仍可定位，手机普遍采用。
多系统融合定位
- 组合：GPS+北斗+GLONASS+Galileo等，提升卫星可见性与定位可靠性。
- 效果：复杂环境（城市峡谷、林区）定位成功率提升40%以上。
惯性导航补偿（INS/GPS）
- 机制：陀螺仪/加速度计在GPS信号中断时提供短期位置推算。
- 应用：隧道导航、自动驾驶冗余系统。

u-blox系列
- 型号：NEO-M8N、ZED-F9P（支持多频多系统）
- 优势：工业级稳定性，支持GPS/北斗/GLONASS，NEO-M8N为千元级性价比之王，ZED-F9P厘米级RTK定位。
- 应用：无人机、车载导航、农业机械。
Quectel（移远）
- 型号：L86-M33、LC79H（集成4G+GNSS）
- 优势：低功耗（12mA），L86-M33为经典车载模块，LC79H适合物联网追踪设备。
- 销量：年出货超千万片，电商平台TOP3。
SIMCom（芯讯通）
- 型号：SIM68、SIM8800（AGPS+低功耗）
- 特点：成本<50元，支持AGPS快速定位，常用于共享单车、宠物追踪器。
消费级高性价比
- 正点原子ATK-1218：百元级，支持北斗+GPS，开源设计，适合学生及开发者。

最小二乘法（LS）
- 原理：通过4+颗卫星的伪距方程，解算接收机位置与钟差，民用单点定位核心算法。
- 缺点：易受多径/电离层干扰，精度5-10米。
卡尔曼滤波（KF）
- 作用：融合多时刻观测数据，动态抑制噪声，提升移动载体（车/无人机）定位平滑性。
- 增强版：扩展卡尔曼滤波（EKF）解决非线性模型问题。

载波相位差分（RTK）
- 流程：
  ① 基准站计算载波相位误差；
  ② 移动站实时校正，解算整周模糊度；
  ③ 实现厘米级定位（λ/20精度，λ≈19cm）。
- 难点：模糊度快速固定（LAMBDA算法）。
精密单点定位（PPP）
- 特点：依赖精密星历与钟差修正，无需基准站，收敛后精度2-5cm，但收敛时间>30分钟。