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GPS测距会高估你的移动距离

科普小知识2021-12-17 13:13:53
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运动员、水手、飞行员和在荒野中觅食的贝叶都将配备一个全球定位系统来定位自己,并计算他们已经跑、航行和飞行了多长时间。然而,事实上,全球定位系统估计的距离将大大超过实际情况,但这不是全球定位系统的错,当然也不是你的错。

来自萨尔斯堡大学、萨尔斯堡大学和代尔夫特理工大学的研究人员对这种统计测量信息的奇怪特征进行了相关的数学计算。结果表明,全球定位系统测得的平均直线距离超过了实际距离。当然,他们也想出了计算预算误差的公式。相关论文发表在《地理信息科学》杂志上,但是早期版本可以在这里获得。

GPS测距会高估你的移动距离

在论文中,他们详细讨论了计算时,全球定位系统受到插值误差(采样间隔的函数)和测量误差(真实世界的物理系统参数)的影响。萨尔茨堡小组的彼得·拉纳彻和齐格弗里德·赖克在目前的全球定位系统测量系统中发现了这一误差。

GPS测距会高估你的移动距离

测量误差的原因有很多,但本文中提到了以下几点:

○传输延迟(大气波动会影响全球定位系统信号的传输速度,介质不断变化);

星历误差:全球定位系统卫星精确位置的不确定性

○卫星时钟漂移

○硬件错误:地面经常出现全球定位系统信号丢失(可能指被建筑物、高架建筑物等阻挡)。)

○信号反射:增加信号传输的路径长度。

卫星相对位置不当:通信中的几颗卫星位于低空环境,或者相对位置太远或太近。

基于上述因素,您每次测量时获得的全球定位系统地理位置的程度会发生变化。萨尔茨堡的研究人员发现,通过对全球定位系统测量位置信息进行随机误差平均,获得的距离测量数据将比实际距离更长。

无论如何,近似计算公式如下图所示。

OED = (d02 + Vargps - C)1/2 - d0

计算的方差总是正的,因此测量值总是大于实际情况。

如果用户测量多个段的长度,多个段的误差将被聚集,导致更大的误差。虽然测量的距离有时会比实际距离短,但在大多数情况下,它相当长。

除了理论计算之外,拉纳克、赖克和同事们还在一个空停车场进行了测试。他们首先画了一个10米长的矩形。这个长方形每隔1米做一个标记。测试人员绕着矩形走了25圈,然后读取每个标记点的全球定位系统数据。

GPS测距会高估你的移动距离

通过对5m间隔的分析,发现1m间隔测量的gps精度为1.02米,5m间隔测量的GPS精度为5.06米。此外,他们还在汽车测量中发现了类似的结果。

目前发现误差在1.2%到2%之间,虽然误差不大,但当你跑完42195米马拉松后,误差可能会达到400米。

GPS测距会高估你的移动距离

然而,尽管存在一些距离误差,但距离积分对于连续运动车辆的速度测量是相当精确的。

(对于特殊的全球定位系统、非移动电话和移动电话,上述误差测量值较大)