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三点定位
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展品简介

  以北斗导航卫星系统为代表的卫星导航系统之所以能够精准地对地面目标进行定位,其技术就是根据“三点定位”这一基础的数学原理发展而来的。本展品就是通过将此原理实体化,将地图上的地点和标尺数值关联起来。当观众亲手挪动手柄时,系统就会自动通过三个标尺上的数值计算出目标地点的横纵坐标值,让观众更为深刻地了解体验“三点定位”的原理。

  三点定位原理简单地理解就是在平面上有三个已知点P1(x1,y1), P2 (x1,y1),P3(x1,y1),和一个未知点P0(x0,y0),为了求出未知点P0的横纵坐标(x0,y0),只需分别测量出P0到三个已知点P1,P2,P3的距离h1,h2,h3,再通过解方程组即可。(如图一所示)

  以P1,P2,P3为圆心分别做三个圆交于一点P0,根据圆的方程可得方程组:

  根据此二元二次方程组,即可得出x0,y0的解,也就是P0的横纵坐标。

  三点定位所适用的条件是所有点都在一个平面上,而如果想知道未知点的高度时,只需要在该点上方增加一个已知点P4,测出P4到未知点P0的距离即可得出该点的高度(P1,P2,P3,P4四个已知点不能处于同一平面)。以北斗卫星导航系统为代表的卫星定位系统至少需要四颗卫星来定位,也就是在地球上任意一点都至少要能看到4颗卫星,因此上,为了达到更高的准确度和全球的覆盖面,每套卫星定位系统都需要数十颗卫星。

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