关于汽车定位系统定位原理的模拟游戏

为了教你汽车定位系统定位原理的基本概念，我们将进行一个演示三边形的练习。三边形是通过知道你与至少3个已知点的距离来确定位置。在定位系统中，这些已知的点就是卫星本身。重要的是，我们要明白，这是一个简单的三边形定位练习，而不是定位系统定位过程中的精确表示。我们将使用一个平面的地图和字符串，而实际上地球是圆的，卫星是在天上，而不是在地上。另外，人们往往在任何时候都能 "看到 "天空中的定位系统卫星不止3颗，所以我们要用4个点，而不是3个点，来说明一些关于额外卫星的问题。这个练习应该能给你和你的学生提供一个很好的例子，让他们了解GPS定位的工作原理。

在这个练习中，我们将使用4颗卫星来模拟GPS定位。你要假装自己是一个汽车定位器，在地图上的某个地方，根据你收到的4个 "信号 "计算出你的位置。但对你来说（对于汽车定位器来说），所有这些信号告诉你的是卫星发出信号时的位置，以及信号从卫星到你的时间。换句话说，你有从信号离开卫星到到达你的位置所经过的时间。你也知道卫星向你发送信号的时候它在哪里，因为卫星的位置是在地图上显示的。你需要根据这段时间的时间来确定你可能在哪里。既然我们知道了信号的速度(R)，和经过的时间(T)，我们可以算出距离(D)。

在真正的三维GPS定位中，来自卫星的信号是用球体表示的。在这个练习中，我们要用圆来表示，因为我们是在二维地图上。所以，作为一个汽车定位器，你需要计算出你离每个卫星有多远。请记住，你可能在任何地方。将提供的地图平铺在桌子上，将四个角都贴上胶带。找4条长约1/2米的绳子，4种颜色各1条。通过求出D=R×T方程，确定每根弦的长度。光速(R)是299,792,458米/秒，用下面提供的每个信号从卫星到接收器所需的时间来求出D。

信号到达GPS接收机的时间。

A=0.00505783秒  B=.00423206秒  C=0.00836090秒  D=0.00712225秒

现在你知道每条线应该有多长了，但距离比我们剪的线长了很多。你需要考虑到地图的比例系数。这张地图的比例尺系数是1:21,283,839。也就是说，地图上的1米等于地球表面上的21,283,839米。用一个简单的比例，算出你的字符串的比例尺应该是多少。将单位转换为厘米，以方便测量。注：在这个较短的练习中，所有的计算都已经为你完成了。

在这个练习中，最重要的一点是要尽可能准确地计算出你的手串长度，因为你要用你的手串画出一个圆圈，显示卫星信号在给定的时间内可能去的所有地方。在某些情况下，这个圆可能不适合在纸上，可能只是显示为一个弧形。你应该想出一个办法，使这些圆和弧线尽可能精确。在你剪线之前，先想一想这个问题。有没有什么别出心裁的技巧可以让圆和弧线更精确？剪好琴弦，准备下一步。

现在有四条不同的线，代表4颗卫星的距离。想出的任何技巧，继续画出圆和弧线，以卫星为中心点。这个圆弧代表了卫星信号的位置，在经过的时间里，卫星信号会在哪里。记住，我们的位置可以是沿着这个弧线的任何地方，因为信号是向各个方向移动的。应该看到，至少有两个地方可能在那里！这两个地方是什么？这两个地方是什么地方？完成对字符串C和D的过程。

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