北斗的厘米毫米级定位精度是如何实现的

时间和空间是我们与这个世界进行交互的基本要素,从北斗七星到北斗导航定位系统,再到导航增强系统,空间的定位精度提升到了厘米毫米级。从日晷到手表,再到原子钟,时间的测量精度提升到了纳秒级。

A.在一个三维空间当中,建立坐标系,那么定位实际上就是确定自己当前时刻所处位置的三维坐标x、y、z,只要学过初中数学的都知道三个未知数可通过三个方程求解。即三个卫星分别告诉地面用户其所处的空间位置,地面用户同时测量其至三个卫星的距离,联立三个方程求解即可。

B.我们看军事题材影视剧时经常看到士兵在出任务前都会对时间,以确保行动时间的统一。我们以许一多、许二多、许三多、许四多作为4个士兵的名字,假设某天他们野外出任务,但是只有3台能确定自己所处位置坐标的仪器,分别分给了许一多、许二多、许三多。为了让许四多也知道自己位置,四人出任务前对了时间,同时约定,每个小时的起始时刻许一多、许二多、许三多都发射一个电磁波信号,信号中有包含自己位置的信息。许四多在每小时的起始时刻记录其接收到许一多、许二多、许三多电磁波信号所花的时间,并从中提取出他们的位置坐标。假定许四多接收到许一多、许二多、许三多电磁波所花的时间分别为7s、8s、9s,许四多通过以下方程解析自己的位置:

许四多终于能够知道自己在哪了,但是他发现通过这种方法经常会走错路。时间久了,他终于明白原来他们出发前对的时间没有绝对统一。即,如果对时间的时候许一多、许二多、许三多都比许四多的手表快了分别0.1s、0.2s、0.3s,那么上述方程应该变为:

许四多现在发现就算时间对的不准,但是如果事先知道他和许一多、许二多、许三多的时间差,也还是能把听到他们喊声所花时间修正过来。当然,许四多太过乐观了,他想精确地对出和许一多、许二多、许三多手表的时间差是很难的,毕竟时间差一点点,乘以光速,这距离误差还是挺大的。

许四多想到另外一个办法,他想:许一多、许二多、许三多在发射电磁波信号的时候能不能把和他的时间差信息同时包括进去,这样他也可以修正收到电磁波信号的时间。但是,许一多、许二多、许三多他们也不知道他们的手表和许四多到底差多少。所以在双方不知道各自时间相差多少的情况下,许四多想仅靠许一多、许二多、许三多是无法知道自己位置的。

C.既然仅靠许一多、许二多、许三多不能为许四多提供定位所需的足够信息,那么再引入一个士兵许零多,同时假设许一多、许二多、许三多、许四多携带的仪器能够让其知道其与总部标准时钟的差t0、t1、t2、t3。在此。我们假设许四多与总部标准时钟的差为t4,那么,以总部标准时钟为参考,许四多与许零多、许一多、许二多、许三多的时间差为t4-t0、t4-t1、t4-t2、t4-t3。如果许四多接收到许零多、许一多、许二多、许三多发射电磁波的时间分别为6s、7s、8s、9s,许四多通过以下方程解析自己的位置:

4个方程,解4个未知数即可知道许四多的位置。

D.同样的,如果把许零多、许一多、许二多、许三多换成4个导航卫星,许四多换成地面用户,也可以通过这种方式实现地面用户的定位,前提是导航卫星得告诉地面用户其与总部标准时间的差:钟差,以及其所处的位置坐标:星历。而钟差和星历都是地面控制中心通过计算得出后“告诉”卫星的。

E.以上是通过导航卫星实现定位的基本原理,如果你用的是普通车载导航仪或者手机,用的定位原理就和上述一样。但是,由于导航卫星发射的信号从太空到地面的过程不是一帆风顺的,其在通过电离层、对流层等区域,电磁波信号会发生“延缓”,相当于信号在他们那里打了个弯。同时,导航卫星“告诉”用户的其位置坐标和时间也并不是绝对准确的。这导致了地面用户的定位位置有5~10米左右的误差。

F.有人尝试过治这些熊孩子,把“电离层”、“对流层”这几个熊孩子掰直,或者让自带熊孩子属性的卫星说出它准确地位置,比如下面讲得这位叫“单站RTK”的士兵。与常见的码相位测距方法不同,RTK是一种应用载波相位测距的实时差分方法。举个例子,人和蚂蚁都按直线从故宫走到颐和园,假设人走一步是1米,蚂蚁走一步是1厘米,我们通过数人和蚂蚁走的步数来推测故宫到颐和园的距离。我们都有数错的时候,如果我们对人走的步数少数一步,那么估计的故宫到颐和园的距离误差是1米,如果对蚂蚁少数一步,估计的误差才1厘米。单站RTK就相当于数蚂蚁的步数,所以精度比一般的码相位测距(数人的步数)要高。那么单站RTK治“熊孩子”的原理是什么呢?看下图,我们假设地面上有一个基准参考站,这个站的位置坐标是已知的,许四多与基准参考站有一段距离,大家都用同样的导航卫星进行定位,结果基准参考站定位的结果和实际精确的位置之间有误差,基准站根据定位的误差推算出某颗导航卫星到它的实际距离,然后告诉许四多“用**卫星会造成**距离的测量误差啊!!!”,许四多接到信息后就修正自己的和这颗卫星的距离测量值,然后再根据4个方程算出自己的修正后的定位坐标。这种单站RTK方法把所有“熊孩子”的影响作为一个整体考虑,而且认为这个整体的影响对参考基准站和许四多是一样的。这种方法的前提是许四多离参考基准站不能太远,如果离的太远,那么对参考基准站和许四多而言,同一颗导航卫星受“电离层”和“对流层”等熊孩子的影响会不一样,也就没法有效地修正误差。

G.下面轮到自带主角光环的“许多多”出场。许多多建立了一个参考基准站的网络,该网络内任何三个基准站都可以组成一个三角形,也就是说,只要有定位需求的许四多在里面,总会有三个离他最近的参考基准站把他包围起来。首先,许四多用最原始的定位方式算出自己的粗略位置坐标发送给许多多云计算中心,云计算中心同时接收所有参考基准站的观测数据。接下来就是许多多云计算中心的表演时间了,云计算中心根据收到的许四多粗略位置坐标,找到离他最近的三个参考基准站,并根据三个基准站的观测数据运用某种算法(当然保密啦,要赚钱的嘛)算出许四多的精确坐标,通过Internet或者无线蜂窝发送给许四多。通过此种方法,可以实现厘米级定位。如果毫米级的定位精确计算量又变大了,所以一般都是后处理。

H.许多多通过这种方法让大家实现了厘米毫米级精度定位。

任何导航系统通过上述方式都是可以实现厘米毫米级定位精度的。我们

只说北斗卫星导航系统能实现厘米毫米级高精度定位,但不说外界辅助,这就造成大家认为“北斗在吹牛”。实际上,如果不考虑外界辅助,北斗在亚太地区的定位精度确实比GPS等系统要高,因为其他导航系统卫星都是运行在中高地球轨道(24000km),而北斗除了中高地球轨道卫星,还有地球同步轨道卫星、倾斜地球同步轨道卫星,卫星空间的多样性决定了其定位精度确实要比其他单一轨道卫星导航系统高。

#外卖小哥3年帮36个走失者回家# 【外卖员化身“寻人超人” 3年帮36个走失者回家】从事外卖员3年多了,35岁的洪成木的眼睛就像一个被固定在电瓶车上的监控摄像头,习惯性地朝路上行为举止怪异的人打量。3年来,他帮助了36名走失者回家。
别的外卖员忙着多送几单,而福建省南安市霞美镇的洪成木有时却“卡点”送餐,因为他有着另一个身份——寻人者志愿者。三年来,他曾帮助36名走失者回家。其中有29人是他在路上碰到的,另外7人是他帮救助站寻找到的。

500年前,洪家一部分族人从晋江市英林镇搬到南安市霞美镇,当晋江市的宗亲从电视上看到白岩松为洪成木寻人点赞,他们觉得这是为闽南洪氏大家族争光,奖励了洪成木5000元和两块奖牌,但洪成木没收钱。

出名后,洪成木依旧重复着之前的生活,一边送外卖,一边紧盯霞美镇的街头行人。一个同事曾帮他规划“网红之路”,开直播,拍视频,也被洪成木拒绝了。

“很开心,真的!”

洪成木上一份工作是在电子厂。他过着枯燥的工厂生活,日复一日面对着车间流水线,上下班同样的路他走了无数遍,看新闻是他枯燥生活的消遣方式。那时的洪成木就对媒体发布的本地走失信息很是在意,经常把走失的信息转发到朋友圈。

他的微信好友很好奇地问他为什么总是转发这种内容,“我觉得也没什么亏损,能帮一下就帮一下嘛,就慢慢养成了这种习惯。”洪成木告诉正观新闻记者。

2018年,洪成木改行做了全职外卖员。工作自由,踏实就能挣钱,这两点符合他的要求。当时的他或许没想到,当他把留意寻人启事的习惯和外卖员这份走街串巷的工作结合起来,将会发生什么。

外卖员是一个辛苦的工作,除了凌晨和上午,一天都是高峰期。早上订单少,他经常早上抽闲暇功夫,打开媒体平台的寻人本地栏,将每一个走失者的模样和细节录入脑海。

2019年初的一个早上,“32岁男子,身高1米7,拖鞋,精神障碍,在泉州市北峰街道走失。”当看到这些关键字,洪成木就记住了这个和自己年龄相仿的可怜男人。由于着急要去上班,他忘记了把消息转发到朋友圈。

当天晚上9点多,洪成木正赶去送餐,一个人迎面走来,他俩对视了一眼,但夜晚的光线不好,洪成木并没看得那么清楚。“有种面熟的感觉,”洪成木说,“然后我就掉头回来,仔细观察后发现,他穿的拖鞋和寻人启事上的拖鞋很像。”

洪成木和他进行了简单的沟通,这个男子特征和洪成木记忆中的走失信息匹配。但是家属的联系方式他不记得,翻查白天的浏览记录无果,眼看送餐单子也快要超时了,洪成木有些焦急,干脆报了警。

第二天早上,他心里还惦记着这个人,仔细查看一条一条浏览记录,最后找到了家属的联系方式。“家属说警察当天晚上就把儿子送回去了,”洪成木说,“虽说没有把这个走失者亲自送回家庭,但对我来说,这也算是一种成功的案例。我当时也是忍不住骄傲一下,很开心,真的!”

帮助走失男子回家让洪成木第一次尝到了助人的甜头。

从被动到主动

白色T恤,黑色短裙丝袜的女子,在街头东张西望,神色慌张,洪成木的直觉告诉自己,她应该不是这里人。

“但是她的衣着打扮挺时髦的,我不好意思上去问,怕人家误会。”于是,洪成木停了车,打开手机软件搜索当地的寻人启事,送餐时间一秒秒接近,一条条的寻人信息划过,他没有查到此人,不免有些丧气,“算了,还是送餐去吧。”

晚上7点30分,洪成木下班了,他饭前有个习惯,刷新闻。泉州本地媒体发布的一则消息引起他的注意:“身高145CM,体型偏瘦,患智力障碍,右眼下方有颗黑痣,走失时穿白色短袖、黑色短裙。”

女子的穿着信息立马让他一激灵,洪成木立马拨打家属电话核实,这才得知该女子就是走失女子。

派出所、朋友圈、走失者家属,在他的联系下,都行动起来了,洪成木开始了他人生中真正意义上的走失救援。

晚上8点左右,走失女子的家属从泉州市区赶到了霞美镇。一波外出寻找,一波留着看监控。霞美镇的大街小巷洪成木都了如指掌,他一边紧盯着监控屏幕,一边思考女子可能去往的方向。

当他准备出去寻找女子的时候,他的微信好友给他发了一个照片,图片中正是那个走失女孩。

“你可要给我看好了!我马上过去!”他匆忙骑上送外卖的电车赶去现场……

这次帮助时髦女子回家的经历,也成了洪成木人生的转折点,从只是转发的旁观者变成了帮助走失者回家的参与者。那天晚上,很少喝酒的他喝上一壶绍兴酒。

家属见到亲人回归时,久经压力下释放的眼泪,放怀的欢笑,他同样被感动。当从自身的爱好中感受到价值,他喜欢这种充实的感觉。

“寻人超人”

有了几次帮助走失者回家的经历,上有老下有小的他决定做兼职外卖员,多余的时间,无偿做寻人志愿者,帮助走失者回家。兼职的收入就比较低,每天下来,他只能跑30多单,每单4元钱,在外卖站50多个外卖员中,他的工资收入处于中下等,但妻子是支持他的。

他的站长黄艺亭对他的选择并不意外。“每个人都有自己的喜好,而且他做的又是公益,我们都挺支持的。”黄艺亭知道了洪成木的事,上下班时间就对他放宽了限制,平时遇到紧急情况也会帮他转单。

把全职工作变成兼职,洪成木说他还是做过考虑的。“把时间投入到公益上,我们也要照顾自己的家庭,不能说你连家庭都不顾,怎么还有心思去帮助别人呢?”

霞美镇,在这个接近9万人的镇子上,没有房贷车贷的他能撑起整个家。洪成木说他平时比较节省,不打牌,不抽烟。“我也不是那种酒鬼,偶尔喝了一下,也很少去饭店喝酒。”

2003年左右,洪成木在农村老家里盖了一栋两层小楼,父母虽然上了年纪,但还有一个硬朗的身板,父亲在一个公司做保安,母亲打扫卫生,一月下来,工资也够两个老人的生活,洪成木现在不用操心太多。

洪成木有两个孩子,一个男孩一个女孩,都还在上小学。当他被央视《道德观察》邀去录制节目。11岁的女儿知道他“上了电视”,称爸爸是“寻人超人”。

初中毕业的洪成木曾经对孩子成绩很看重,但是帮助走失者乐乐(化名)的经历让他的心态发生了变化。他的两个孩子没考个90多分,他都会有些生气,为什么没有考好,现在他倒觉得两个孩子平平安安的就好。

13岁的乐乐也是他放心不下的孩子,他曾一年找回了他四次。洪成木并没有和走失者家庭过多接触。多年的社会生活,他更清楚什么是人情世故,自己的关心可能会让这些家庭误会自己是“要钱的”。乐乐倒是一个例外。

洪成木和乐乐的第一次见面是在2020年1月22日下午6点多,当时霞美镇的天已经黑了。

乐乐孤零零地站在公交站台,这引起正在送餐的洪成木的注意,他停下车,开始留意这个小男孩。突然乐乐发现了洪成木在观察他,转身撒腿就跑,洪成木反倒奇怪起来,“如果是正常孩子的跑,不是这样的啊。”

乐乐一跑,洪成木就追。双臂一用力,洪成木就把他一下子抱在怀里,问道“你家在哪?”,乐乐用力挣扎,嘴里却咿咿呀呀说不好话。

洪成木和乐乐家属交谈才知道,这个小男孩是四川广安人,小时候发高烧患上了智力残疾。乐乐爸来泉州已经有22年了,目前从事环卫工工作。由于智力残疾,直到现在,乐乐还没有入学。

洪成木始终惦记着这个小男孩,也为“异乡人”乐乐的上学问题操碎了心。他还提前把乐乐上学的钱准备好了,“等到乐乐上学,我准备给他捐5000元当做学费。这件事也算有个圆满结局。”

一位网友这样评价洪成木,他活成了他名字的样子:好大一棵树,庇护归家路,这个世界,感谢有你。

“我现在不只在寻人,还收集很多国内走失者的信息,寻人变成了我的一种爱好。这件事,不是说谁强迫我这样做,而是因为我有这种能力,就要帮助更多人。”洪成木说。(正观记者 程子鑫 )#洞见计划#

[心]《阳明心学》篇[心]

十三岁,王阳明升起了一个——志,照亮了王阳明之路,因为这个——志,他有了良知,做什么事都会想,这件事符不符合我的——志,符合我就做

王阳明问他的老师、父亲:“何为天下第一等士”?

他们的回答都一致:“当然是考取功名咯”,因为那个时候的出路就一个嘛,就是考取功名,中状元嘛

现在我问你:“何为天下第一等士”?

你的回答肯定是:“钱”咯

但王阳明说:“非也”,他的老师就问他,那你说:“何为天下第一等士”?

王阳明说:“为天地立心,为生民请命,为往圣继绝学,为万世开太平”

他的老师当场就发飙了,你是不是太狂了你

知道他老师为什么发飙吗,因为这句话,表示他是想成为孔夫子一样的人物,十三岁的王阳明就说,他要成为圣人,你呢?多大了?志向在哪?

人有四心——恻隐之心——羞恶之心——恭敬之心——是非之心,记住没有得失之心,以后不要再说得失之心了,谢谢

心是没有得失的,有得失的是脑,叫得失之脑

就像我们看到一个老奶奶摔倒了我们都想去扶,这就是我们动了恻隐之心,但是突然头脑上线了,扶了她万一讹我怎么办,还是算了

为什么说,人之初、性本善,就是这四颗心,我们都知道什么能做,什么不能做,但是慢慢的,我们活在了脑子里,脑袋只有两个字——得、失

我们离成功就差那么一点点,希望你能找到你的那一点点#王阳明心学##格物致知#

                            ——我爱你如同爱我自己[心] https://t.cn/EvSFPbk


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