在UW Bothell大学2018年秋季学期，我选修了我的第一门电子电气选修课:传感器和传感器系统。这门课是以项目为基础的，这意味着我们一半的时间和成绩都是集体项目。在我看来，我们在决定一个项目和订购零件时太匆忙了。我们不仅要补修一个问题，而且要在一周内订购零件。我们决定尝试开发一个系统，用于群体GPS跟踪和本地环境数据报告。我们认为这是一个有用的系统，可以帮助人们在户外探索，在那里，标识和其他位置参考手段可能不可用或不明显，并帮助小组成员找到彼此或参考位置，如大本营。由于我们订购的一些零件和学习使用Wifi的相关曲线不兼容，我们不得不在季度末对我们的系统和硬件进行了许多修改和补丁，以使其工作。我在Hackster上发布了两个项目。输入输出说明整个项目(使用Arduino Mega和Raspberry Pi微控制器)和更多重点项目(使用Arduino Uno微控制器)关于GPS的所有代码可通过Github。现在，回到这篇文章。
的Pmod GPS有相当多的功能。在报告纬度和经度的基础上，您可以报告高度、速度、时间、连接的卫星数量和航向。所有这一切,你可以做一些计算和报告更像你和其他一些点之间的距离,角度,你这一点,你有多快接近这一点,什么时候你将到达这一点,和其他你能想到的!
有24颗卫星在两万公里的轨道上环绕地球运行全球定位系统(GPS)。这些卫星是发射器，我们的PmodGPS是接收器。GPS卫星广播两种载波:L1 (1575.42MHz)和L2 (1227.60MHz)。选择这些频率是为了消除所谓的电离层弥散，由于电波通过电离层的特性，会造成系统范围误差。所谓的伪距是指卫星和卫星之间的距离接收器。伪距不是卫星到接收机的实际距离，有很多7影响计算的偏差和环境条件。我们的报告在整个项目显示了伪距方程及其变量的描述。多路径考虑了传输的信号在到达接收器之前弹开物体。有两个伪随机噪声码(PRN)调制到载波上频率。航向/获取码(C/ a码，波长300米)被调制精确码(p码，波长30米)调制到L1和L2上。P-code不被授权用于民用，所以政府可以控制的水平向公众提供准确性。要从卫星上传送信号，需要传送一份精心配制的信号代码叫做伪随机序列。接收到的信号和发射的序列为通过比较，通过测量两种信号最多时的传播时间来求得信号的传播时间密切相关的。
确定一个物体在地球上的位置被称为测距。一个GPS接收器要精确地确定它的位置，至少需要四颗卫星。三个是必需的三个物理维度，但第四个卫星是需要帮助补偿的影响时空相对论。卫星轨道是这样的，无论在地球上的任何时间，至少有4个是可见的每颗卫星使用的原子钟的名义周期为1纳秒。利用这样的在分辨率方面，实际周期必须以20纳秒左右的精度确定需要考虑广义相对论和狭义相对论。
广义相对论预测，离地球越远，质量越小时空曲率，因此卫星上的时钟似乎比运行中的时钟走得快地球，由于卫星距离地球表面的距离，每天领先45微秒地球。狭义相对论预测，由于卫星是相对于观测者移动的在地面上，卫星上的时钟似乎会移动得更慢，并使时钟慢下来由于卫星距离地球表面的距离，每天将比地球多出7微秒。这两种效应的结合导致了卫星时钟超前的净差地球的时钟每天比地球慢38微秒。工程师们在卫星出现之前就考虑到了这一点是否通过设计卫星原子钟的频率来适当降低他们接近了指定的轨道，以匹配地球上的原子钟频率。
GPS接收器还包含计算三维三边测量和补偿的电路相对论的影响。此外，卫星发射的信号是微波以光速移动;这意味着波的速度是已知的。GPS接收机将信号离开卫星的时间与接收到信号的时间进行比较，并将两者相乘用信号的已知速度来偏移以计算到卫星的距离。三边测量是GPS接收器用来确定它们在地球上的位置的过程通过比较至少4颗卫星之间的距离来确定满足这些条件的位置距离。接收机在接收到GPS卫星的情况下是如何计算出这些信息的从我们的研究来看，信号是无法确定的。我们的报告在整个项目的方程组根据至少4颗卫星的数据确定位置．GPS接收器的构造是这样的他们知道每个卫星发送的密码，并能区分它们。
很疯狂,不是吗?这就是我所学到的GPS和PmodGPS在我有时间的时候在写相对论的时候，我有一个非常开心的书呆子时刻。如果你有任何需要补充或澄清的地方，请在下方评论!
这里是发布的项目的链接:
团体GPS跟踪和环境数据系统-(整个项目使用Arduino Mega和Raspberry Pi微控制器)
GPS跟踪系统与Arduino Uno和Digilent PmodGPS-(重点项目使用Arduino Uno微控制器)
为gps创建的不错的博客。谢谢