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《GPS05GPS衛(wèi)星定位基本原理》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、GPS原理及應(yīng)用上海海洋大學(xué)海洋學(xué)院Email:wshen@shou.edu.cn課程類別：海技專業(yè)基礎(chǔ)課講授：沈蔚第五章GPS定位方法概述偽距測量載波相位測量整周跳變的修復(fù)GPS絕對定位GPS相對定位差分GPS定位原理美國的GPS政策GPS課程學(xué)習內(nèi)容及體系GPS系統(tǒng)組成衛(wèi)星的運動和衛(wèi)星星歷GPS信號和觀測值定位誤差源系統(tǒng)工作流程衛(wèi)星位置衛(wèi)地距離影響定位精度定位定位方法空間交會5.1概述交會法確定點位測角交會法測邊交會法5.1概述測角交會法ABP測方交會前方交會ABPA、B和C點坐標已知，P點坐標未知后
2、方交會PCAB5.1概述測邊（距）交會法PCABd1d2d3兩條邊可確定P點坐標，為了檢核和提高精度，增加第3條邊無線電導(dǎo)航定位衛(wèi)星激光測距定位無線電發(fā)射臺或激光測距儀無線電接收機或衛(wèi)星5.1概述GPS衛(wèi)星定位的基本原理應(yīng)用測距交會的原理，利用三顆以上衛(wèi)星的已知空間位置交會出地面未知點（用戶接收機）的位置。5.1概述GPS衛(wèi)星定位的基本原理觀測方程P點的三維坐標（X，Y，Z）5.1概述單點定位解算用戶位置用戶在t時元的位置為：5.1概述依據(jù)測距的原理劃分：1）偽距法定位（測碼）2）載波相位測量定位（測相）
3、3）差分GPS定位根據(jù)待定點的運動狀態(tài)劃分：1）靜態(tài)定位2）動態(tài)定位根據(jù)觀測方式1）絕對定位2）相對定位GPS衛(wèi)星定位方法分類5.1概述1）偽距定位與載波相位定位偽距定位采用偽距觀測值，測距直接，定位精度低載波相位定位采用載波相位觀測值，觀測值轉(zhuǎn)化成距離有一定難度，定位精度高C/A碼：29.3mP碼：2.93mL1載波：1.9cmL2載波：2.4cm測距精度比較5.1概述2）靜態(tài)定位和動態(tài)定位靜態(tài)定位：在定位過程中，接收機的位置是固定的，處于靜止狀態(tài)。(這種靜止狀態(tài)是相對的)動態(tài)定位：在定位過程中，接收機
4、天線處于運動狀態(tài)。廣泛應(yīng)用于動態(tài)目標的監(jiān)測，導(dǎo)航。5.1概述3）絕對定位和相對定位絕對定位（單點定位）：一臺接收機獨立確定待定點在坐標系中的絕對位置。相對定位：兩臺（或多臺）接收機同步觀測GPS衛(wèi)星，確定它們之間的相對位置的方法。5.1概述5.2偽距測量偽距：由衛(wèi)星發(fā)射的測距碼信號到達GPS接收機的傳播時間乘以光速所得出的量測距離。由于各種誤差的存在，與衛(wèi)星到測站的實際幾何距離有一定差值。兩種測量值：-C／A碼偽距-P碼偽距由GPS接收機在某一時刻測出到達四顆以上GPS衛(wèi)星的偽距以及已知的衛(wèi)星位置，采用測
5、距交會的方法求定接收機天線所在點的三維坐標。偽距法定位r2d1d2d3d4r1r3r45.2偽距測量偽距測量的特點適用于導(dǎo)航和低精度測量（P碼定位誤差約為10m，C/A碼定位誤差為20～30m）；定位速度快；可作為載波相位測量中解決整波數(shù)不確定問題（模糊度）的輔助資料。5.2偽距測量偽距測量的方法衛(wèi)星發(fā)出一個測距碼，該測距碼經(jīng)過τ時間后到達接收機；接收機產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測距碼—復(fù)制碼，并通過時延器使其延遲時間τ’；將兩組測距碼進行相關(guān)處理，直到兩組測距碼的自相關(guān)系數(shù)R(τ’)=1為止，此時，復(fù)制碼已
6、和測距碼對齊，復(fù)制碼的延遲時間τ’就等于衛(wèi)星信號的傳播時間τ；將τ’乘上光速c后即可求得衛(wèi)星至接收機的偽距。5.2偽距測量為什么利用碼相關(guān)法測定偽距？為什么不利用碼的標志來推算時延值？隨機誤差的存在：測距碼在傳播過程中由于外界干擾產(chǎn)生變形；測距碼和復(fù)制碼在產(chǎn)生時帶有隨即誤差。僅根據(jù)測距碼中的某一標志來進行量測會帶來較大誤差。利用碼相關(guān)技術(shù)在自相關(guān)系數(shù)R(τ’)=max的情況下來確定信號的傳播時間τ，實質(zhì)上是采用了多個碼特征來確定τ，排除了隨機誤差的影響。5.2偽距測量偽距測量的原理三種時間系統(tǒng)：各顆GPS
7、衛(wèi)星的時間標準各臺GPS信號接收機的時間標準統(tǒng)一上述時間標準的GPS時間系統(tǒng)5.2偽距測量偽距測量的原理（續(xù)）偽噪聲碼從衛(wèi)星到接收天線的傳播時間：偽噪聲碼從衛(wèi)星到達接收天線的時元偽噪聲碼在其衛(wèi)星的發(fā)射時元5.2偽距測量偽距測量的原理（續(xù)）dt—衛(wèi)星時鐘相對于GPS時間系統(tǒng)的時間偏差（可根據(jù)導(dǎo)航電文求得）dT—接收機時鐘相對于GPS時間系統(tǒng)的時間偏差（接收機鐘差）5.2偽距測量偽距測量的原理（續(xù)）衛(wèi)星到接收天線的真實距離：衛(wèi)星到接收天線的“偽距（pseudorange）”：偽噪聲碼的真實傳播時間5.2偽距測
8、量偽距測量的原理（續(xù)）考慮電離層/對流層影響的偽距值：C(dt–dT)—時鐘偏差引起的距離偏差dion電離層效應(yīng)引起的距離偏差dtrop對流層引起的距離偏差5.2偽距測量偽距測量的原理（續(xù)）?是衛(wèi)星在軌位置和用戶位置的函數(shù)，即：—第j顆衛(wèi)星在時元t的三維坐標，可從導(dǎo)航電文中求得—用戶接收天線在時元t的三維坐標，為待求的未知數(shù)5.2偽距測量上式中有4個未知數(shù)（用戶三維坐標和接收機的鐘差dT）。這樣在任何一個觀測瞬間，用戶至少需要
