GPS卫星定位基本原理.ppt

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GPS***基本原理
第五章GPS***基本原理
概述
伪距测量
载波相位测量
整周跳变的修复
（2）
伪噪声码从卫星到接收天线的传播时间：
伪噪声码从卫星到达接收天线的时元
伪噪声码在其卫星的发射时元

2.
（3）
dt — 卫星时钟相对于GPS时间系统的时间偏差（可根据导航电文求得）
dT — 接收机时钟相对于GPS时间系统的时间偏差（接收机钟差）

（4）
卫星到接收天线的真实距离：
卫星到接收天线的“伪距（pseudorange）”：
伪噪声码的真实传播时间

3：
（5）
：
C (dt – dT ) — 时钟偏差引起的距离偏差
dion电离层效应引起的距离偏差
dtrop对流层引起的距离偏差


 是卫星在轨位置和用户位置的函数，即：
— 第j 颗卫星在时元t 的三维坐标，可从导航电文中求得
— 用户接收天线在时元t 的三维坐标，为待求的未知数
上式中有4个未知数（用户三维坐标和接收机的钟差dT ）。这样在任何一个观测瞬间，用户至少需要同时观测4颗卫星，以便解算4个未知数。
（续）
载波相位测量(1)
：
测距码的码元长度较长，因此量测精度较低。 （对C/A码而言精度3m左右，P码约为30cm）
，载波的波长要短得多（L1=19cm， L2=24cm ），比P码码元的长度小两个数量级。对载波进行相位测量，可以达到很高的精度。
，相位测量只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周数不确定性的问题，使解算过程变得比较复杂。
载波相位测量(2)
：
1)概念:将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波。
2)方法：
码相关法：(1)方法:将所接收到的调制信号(卫星信号)与接收机产生的复制码相乘
(2)特点:局限制 需了解码的结构
优点 可获得导航电文,可获得全波长的载波,信号质量好
平方法 :(1)方法:将所接收到的调制信号(卫星信号)自乘
(2) 优点 无需了解码的结构
缺点 无法获得导航电文,所获载波波长为原来波长的一半,信号质量较差
载波相位测量(3)
载波相位测量原理
载波相位测量的观测方程
整周未知数N0的确定
载波相位测量原理
k 接收机在接收机钟面时刻tk 时观测j 卫星所取得的相位观测量
k 接收机在接收机钟面时刻tk 时所产生的本地参考信号的相位值
k 接收机在接收机钟面时刻tk 时所接收到的j 卫星载波信号的相位值

GPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振
参考信号的相位差。
2.
初始t0时刻，小于一周的相位差为0，其整周数为 ，则此时的相位观测值为：
3.
任一时刻ti卫星Sj 到k接收机的相位差：
整周数变化量
整周模糊度（常数）
三差法
载波相位测量的观测方程(1)
1. 载波相位测量是接收机（天线）和卫星位置的函数。只有得到了它们之间的函数关系，才能从观测量中求解接收机（或卫星）的位置。
) 设在GPS标准时刻Ta（卫星钟时刻ta）卫星Sj发射的载波信号相位为（ta），经传播延迟后，在GPS标准时刻Tb（接收机钟时刻tb）到达接收机。
2) 根据电磁波传播原理， Tb时接收到的和Ta时发射时的 相位不变，即j（Tb） = j（ta）
3) 在Tb 时，载波相位观测量为：
 = （tb）- j（Tb） = （tb）- j（ta）
载波相位测量的观测方程(2)
4)考虑卫星钟差和接收机钟差，有Ta =ta+ta , Tb =tb+tb , 则：
 = （Tb - tb）- j（ Ta - ta ） (1)
5) 载波信号的相