2. 定位原理回顾：GPS三边定位、伪距测量与星历

做定位漂移修复，你得先懂定位原理。不然你连问题出在哪都不知道。

我见过太多工程师，一上来就调滤波参数、改天线匹配，折腾半天发现——原来是星历过期了。嗯，这种坑我踩过不止一次。

这一节，我们把GPS定位的三个核心概念掰开揉碎。三边定位、伪距测量、星历与历书。搞懂它们，你才能理解漂移是怎么来的。

2.1 三边定位：不是三角测量，别搞混

很多人以为GPS用的是「三角测量」。其实不是。GPS用的是三边定位（Trilateration）。

区别在哪？三角测量靠角度，三边定位靠距离。GPS卫星不告诉你「我从哪个方向来」，它只告诉你「我离你多远」。

打个比方：

• 你知道自己离北京1200公里——那你可能在一个半径1200公里的圆上。
• 你又知道自己离上海800公里——两个圆相交，位置缩小到两个点。
• 再知道离广州1500公里——三个圆交于一点，你的位置就定了。

GPS也一样。一颗卫星给一个球面，两颗给一个圆，三颗给两个点，四颗才能定出唯一解。为什么是四颗？因为接收机时钟不准，需要第四颗星来解时间误差。

我在项目里遇到过一种情况：明明搜到12颗星，定位精度却差到几十米。后来发现，是其中几颗星的伪距测量值被多径干扰污染了。三边定位算法把坏数据也算了进去，结果自然就飘了。

2.2 伪距测量：GPS的距离尺子

GPS怎么测距？靠的是伪距（Pseudo-range）。

原理其实不复杂。卫星发一个信号，上面带着发射时间戳。接收机收到后，对比自己的本地时间，算出信号飞了多久。再乘以光速，就是距离。

但问题来了——接收机的时钟不准。卫星上的原子钟精度在纳秒级，接收机里的晶振可能差几十微秒。光速是3×10⁸ m/s，1微秒的误差就是300米。

所以这个测出来的距离不是真距，叫「伪距」。它包含了几项误差：

误差源	典型量级	说明
卫星钟差	1-5米	卫星时钟与GPS系统时偏差
接收机钟差	数米到数百米	晶振漂移，需通过四星解算消除
电离层延迟	2-10米	信号穿过电离层时速度变化
对流层延迟	0.5-2米	大气折射影响
多径效应	1-50米	信号反射导致路径变长

你看，伪距测量本身就带着一堆误差。这些误差叠加起来，定位结果不飘才怪。

2.3 卫星星历与历书：GPS的「时刻表」

卫星在天上飞，位置一直在变。接收机得知道每颗卫星此时此刻在哪，才能算距离。

这个「卫星位置信息」就写在星历（Ephemeris）里。星历包含卫星的轨道参数、钟差修正系数，精度很高，但有效期短——通常只有2到4小时。

与之对应的是历书（Almanac）。历书是粗略的轨道信息，精度低，但有效期长——能用几个月。历书的作用是让接收机快速知道「哪些卫星在天上」，辅助搜星。

对比项	星历	历书
精度	米级（轨道位置）	千米级
有效期	2-4小时	数月
数据量	大（每颗星独立）	小（全部卫星共用）
用途	定位解算	快速搜星、TTFF优化
更新方式	实时接收卫星广播	可预存或网络辅助

星历过期了怎么办？接收机算出来的卫星位置就是错的。伪距再准也没用——你拿一把准尺子去量一个标错位置的物体，结果当然不准。

2.4 三者关系：一张图说清楚

三边定位是方法，伪距测量是数据，星历是前提。缺一不可。

下面这张图展示了GPS定位的完整数据流：

你看，从卫星到最终位置，每一步都可能引入误差。伪距测量带进来的是原始误差，星历过期带来的是系统性偏差，三边定位算法如果没处理好，还会放大这些误差。

我个人的习惯是：遇到漂移问题，先看星历是否新鲜，再看伪距残差是否合理，最后才动定位算法。这个排查顺序，能帮你省下至少一半的调试时间。

2.5 小结

这一节我们聊了三件事：

• 三边定位——靠距离不是靠角度，四颗星解一个点。
• 伪距测量——GPS的尺子，但尺子本身有误差。
• 星历与历书——卫星的「位置表」，过期了定位就飘。

说白了，GPS定位就是一个「用带误差的尺子去量移动的目标」的过程。理解了这个本质，你再看漂移问题，就不会一头雾水了。