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谁做过这道题或有这题的思路啊,,急求!!

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尔顏        

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    [LV.2]偶尔看看I

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    发表于 2012-8-22 20:27 |只看该作者 |倒序浏览
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    A题:GPS定位问题
    $ p2 e1 N4 a' D! q3 uGPS是英文 Global Positioning System 的缩写,即全球定位系统。GPS 的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星,3颗备用卫星),它位于距地表20200公里的上空均匀分布在6个轨道面上(每个轨道面4颗),轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4颗以上的卫星。图A.1给出GPS卫星的示意图。$ h2 u$ ^* p2 U( d0 ~+ W# C
      6 _/ t* [& L+ Q4 _* \  @  j( @
    图A.1:GPS卫星的图片         图A.2:车载型GPS信号接收机. e& w$ b6 w( [  W0 {
    GPS的用户设备部分是GPS信号接收机,它的作用是接收GPS卫星所发出的信号,利用这些信号进行导航定位等工作,图A.2为一款GPS信号接收机。( j: w/ s6 E4 G! r9 ?0 L2 h
    GPS信号接收机能收到GPS卫星发来的信息,信息由GPS卫星所在的空间位置和GPS信号到达地面接收机的时间组成。卫星所在的空间位置由卫星的轨道参数确定,为简化问题,这里假定它是准确值。GPS信号到达接收机的时间是由卫星上的时钟(铯原子钟)和地面接收机上的时钟(低成本钟)决定,所以有误差。由GPS卫星上的原子钟与地面GPS标准时间之间的误差称为钟差,钟差是未知的。
    ! P7 ?  ]# z- a* x3 Q4 U* _2 D设 为第 颗卫星在地心空间直角坐标系上的坐标, 为GPS信号到达接收机的时间。所谓地心空间直角坐标系就是将坐标系的原点O与地球质心重合,Z轴指向地球北极,X轴指向经度原点E,Y轴垂直于XOZ平面构成右手坐标系,如图A.3所示。               图A.3:地心空间直角坐标系
    % i& W5 d: T- g7 m表A.1给出了4颗卫星在空间中的位置,表A.2给出这4颗卫星的GPS信号到达四个地点处GPS接收机的时间。; _+ l# x/ t7 E% n
    表A.1:卫星在地心直角坐标系中的位置(单位:公里)0 A" P( o  S. R4 a; C7 `
    卫星        X坐标        Y坐标        Z坐标- L- R: ]# V1 O: h
    卫星1        8747        15150        10100( i5 K3 u! f; g
    卫星2        -9756        16898        52285 }8 K+ V- D1 ]! B# H+ a
    卫星3        0        10100        174940 \1 M" H2 A3 a  I" [+ ]
    卫星4        -12370        7142        142845 x. H3 R* O! g

      D* i9 Z) G+ _; P7 e# @) W; I表A.2:四颗卫星的GPS信号到达四个地点的时间(单位:秒)* U1 m: j0 [$ S# C- M. ?
    地点         8 U8 R# K0 m7 e3 \# z

    0 n9 N" k9 x, M& ~, Y2 k
    0 ^( M6 f# T$ N' u0 a' {) B
    ) ]& c7 K+ P# X0 H/ X2 r- t2 m$ n9 r4 w2 ^
    地点1        0.0549354        0.0489226        0.0491307        0.0489244" A0 e$ x* I; D7 s& o- e; o
    地点2        0.0549906        0.0490084        0.0491953        0.0490126) P. Q9 G. ]5 t. D1 V1 p
    地点3        0.0552587        0.0493557        0.0494843        0.0493610
    : p; G0 i) N5 i, K5 D地点4        0.0551766        0.0493397        0.0493486        0.0492496! I/ ^0 A! E* E6 W* |
    你所要完成的问题如下:  E. F" i2 W8 P0 a& k' o
    1. 建立相应的数学模型,确定出上述四个地点的经度与纬度,并在地图上标明它们所在的位置。
    ( Z) v$ g! `( Y6 V3 n% \2. 在通常的情况下,地面的GPS接收机能收到5—8颗卫星的信号,对于多于4颗卫星的情况,你将如何修改你的数学模型,使得定位更准确?表A.3给出第5颗卫星的位置,表A.4给出5颗卫星的GPS信号到地点5的时间。请用你提出的方法计算出地点5的位置(经度、纬度,并在地图上标出)。5 p9 s' F. J8 M0 X2 ^
    表A.3:第5颗卫星在地心直角坐标系中的位置(单位:公里)
    + u1 m8 p! H1 n7 c卫星        X坐标        Y坐标        Z坐标9 W5 ?' q4 W8 N3 L" w
    卫星5        -7669                     15723        -10100" q7 c' ?  c, x7 F2 u3 c# f
    8 l# C# R- {& ^3 Z0 I) U
    表A.4:五颗卫星的GPS信号到达地点5的时间(单位:秒)' S" `& a& B, |4 ~  _
    地点         1 n) t# S& `: k; j' v
    7 {6 Q! e( c- w% i
    " m! L2 ~- O" j, T
    $ i& N3 R6 ?5 {. S; t% }

    # L0 f0 m' t! K, e+ O, ~" Z3 ^# V; f, a& ~8 D6 M+ E# x: f
    地点5        0.0547118        0.0489472        0.0489068        0.0488635        0.06334076 x; B9 ~8 r& ~' P, [
    注:地球半径近似为R = 6371 公里;光速为c = 299 792.458 公里 / 秒。: a/ Z% [& B$ U8 i1 U
    (注:2012年北京工业大学“太和顾问杯”数学建模竞赛初赛)% t! V- F6 Z+ Z" O% w
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