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基于车辆定位系统GPS数据基准来源差异性分析 摘要：自从GPS被应用以来发展迅猛。更重要的是，由于其优越的性能特征，引起了国家军事与民用部门的注意。在过去十年，GPS技术能够达到一个极高的精确度并且广泛运用于许多军事和民政部门。本论文指定对错误中获得的GPS数据的数据库作出具体的分析和介绍，所以GPS信息可以更好更迅速地消除错误信息，因此从GPS获得的数据，数据库的精确性进一步提高数据库系统，从而进一步提高GPS的准确性，这样就可以更好地用在车辆定位中。 关键字：GPS位置错误；高轨道距离测量；卫星时钟校正；多径效应 1引言 当前广泛使用的GPS（全球定位系统）是由美国设计和研发的。一般GPS信号传输信号包含三个：SPS、PPS和Y码。标准定位业务SPS（标准定位服务）使用C/A码进行编码。所谓的C/A码是全球都可以使用的美国位置信号，这是于冷战前加入选择可用性的干扰信号，通道简称L1（连接1，大约1575.42MHz）。精密定位业务PPS（精确定位服务），也被称为P码，使用L2（连接2大约1227.6MHz）通道。PPS比SPS更准确[1-3]。这部分的位置信息可以达到厘米级水平,仅提供给美国军方和美国政府的授权用户（如盟国等）用作定位信号。最后，Y码信号用于在战争时阻止L2通道通过敌人防盗系统代码，同时解除美国C/A信号干扰保留后门，用来确保只有美国人可以享受最好的定位性能。自2000年以来，中国已开发出了自己的GPS定位系统，并已发射四颗“北斗”01-04 实验系统导航卫星，以建立本国的第一个卫星导航系统。自从2007年4月14号起，导航卫星的成功的陆续发射，北斗二号系统导航卫星和GPS罗盘标志着从一代开始向第二代过渡。在未来几年，中国将发射北斗系列定位卫星，以满足中国及周边国家和地区的需要，卫星导航系统供应和需求的用户的需要。于此同时，网络测试定位系统，然后再进一步扩展到全球卫星定位导航系统。因为中国没有自己的定位系统，现在我们使用美国卫星导航系统。但是由于美国的保护，当我们使用美国卫星导航系统时，会出现很多错误。因此，如何提高GPS系统的精确度以便减少错误，这对我们有利却是一个很大的问题。本文将给予详细的分析和阐述。 2 GPS原理分析 GPS定位原理是延迟的距离。其计算在已知的四种信号传播位置上的延迟时间，并确定到使用者距离的四个已知位置。 依据这些，用户三维位置和用户的一直位置之间的时间同步偏差既可以得到。如下所示，假设在时间t时刻在地面上放置GPS接收机，GPS信号到达接收机的时间是,再加上从接收器接收到的卫星星历和其他数据，我们可以得到以下四个方程组[4]： 图1 GPS定位方程 测试点的坐标x，y，z和在四个方程中是未知参数，并且（i=1,2,3,4）。di（i=1,2,3,4）是接收器和卫星1，卫星2，卫星3和卫星4各自之间的距离。是信号从接收器到达卫星1（S1），卫星2（S2），卫星3（S3）和卫星4（S4）的各自时间。这里c代表GPS信号传播速度（光速）。 四个方程的每个参数的含义如下：x, y, z表示在测试空间直角坐标系下的点，xi, yi, zi (i = 1,2,3,4) 是通过卫星的导航电文获得的，在时间t时刻卫星1，卫星2，卫星3，卫星4的空间直角坐标系，（i=1,2,3,4）是由卫星星历提供的，卫星1、卫星2、卫星3和卫星4的卫星时钟误差。是接收机时钟误差。通过上述方程，我们可以通过测试X，Y，Z和接收机时钟误差计算该点的四个坐标。 3 GPS误差源原理的研究 一般有2种类型的GPS定位：独立的GPS定位和差分GPS定位（DGPS）。独立的GPS定位原理可分为伪距和载波相位。前者主要用于导航定位，后者则用于精确的大地测量，在动态测量的情况下可以识别整个周期歧义。对于车载导航系统，大多数采用伪距。本节侧重于单点伪距。 定位误差：定位误差采用GPS观测误差，它可以是任何一个C/A码伪距或P码伪距。定位误差的优点是简单的数据处理、需求较低位置的条件，整个周期的无歧义，因此，可以轻松实现计时和定位。观测位置的缺点是低精度。例如，C/A码伪距观测精度为3米，而P码伪距观测精度一般为30厘米左右。这个缺点当然可以造成低精度的定位结果。此外，如果采用高精度的P码伪距观测将会存在AS问题。 载波相位定位：一种采用GPS伪距观测的定位，即L1、L2或者它们之间的线性组合。载波相位定位的优点是高精度观测，通常优于2毫米；缺点是数据处理的复杂性以及整个周期有歧义。 当卫星发射一个伪随机码时，接收器也将产生一个相同的伪随机码。当在一个传播距离后，卫星信号到达接收机，它将和本地代码做相关处理；移动本地代码以便最大化相关功能。这样，本地代码的移动时间延迟值是卫星信号传播时间。如果乘以光速就可以得到测量的距离[