第三章01GPS测量概述研究报告.ppt

载波相位测量方程建立的基本步骤 卫星信号的传播时间 考虑接收机钟差、大气折射影响 载波相位观测方程 考虑卫星终、接收机钟差影响以及整周位未知数表示相位差公式 加入波长，建立载波相位观测方程 载波相位观测方程线性化 采用与伪距测量相同的线性化方法 卫星信号的传播时间 以理想GPS时间为准的载波信号相位差： ti时刻接收机载波相位 tj时刻卫星发射的载波相位 载波相位与载波频率、传播时间的关系： 理想的卫星信号传播时间 卫星信号传播时间的确定 与卫星与接受机间几何距离的关系： 上式按泰勒级数展开后，忽略二次项，并考虑接收机钟差的影响，可改写为： 将上式作一次迭代，略去平方项，考虑大气折射影响的信号传播时间最终表示为： 卫星信号传播时间的确定 （3.17） GPS载波相位观测方程 观测值 载波相位观测值 周跳 整周未知数 (整周模糊度) GPS载波相位观测方程 考虑卫星和接收机钟差的影响，观测历元t时刻载波信号相位差与传播时间的关系为： 带入 （3.17）上式可进一步表示为 载波相位观测方程线性化 将波长λ=c/f带入载波信号相位差公式，并将得到的公式简化，得到载波相位观测方程式： 采用与伪距测量方程相同的线性化方法： 结论 载波相位观测方程式与伪距测量观测方程式相比，增加了一项与整周未知数有关的项，其余形式与伪距观测方程相同，因此，载波相位观测方程的线性化方法也与伪距测量相同，得到的线性化方程只增加了一个整周未知数项。 * * * * * * 3、 GPS测量的基本原理 3.1GPS测量概述 GPS定位方式 伪距测量 载波相位测量 3.1.1 GPS定位的方式 四种分类（八种定位方式 ）： 绝对定位 按参考点位置的不同 相对定位 绝对定位：单点定位，以地球质心为参考点 。 相对定位：确定与某一地面参考点的相对位置。 按照接收机运动状态不同 静态定位 动态定位 按照定位采用观测量的不同 伪距测量（测距码：C/A、P） 载波相位测量（载波：L1、L2） 按照获取定位结果时间的不同 实时定位（实时解算接收机天线位置） 非实时定位（后处理定位） GPS定位的基本原理 GPS定位的基本原理是以GPS卫星至用户接收机之间的距离或距离差为观测量，根据已知卫星的瞬时坐标，利用空间距离后方交会，确定用户接收机天线所对应的观测站的位置。 测量卫星与接收机之间的距离，以卫星所在位置为圆心，以距离为半径画球体，则接收机位于球体表面； 用同样的方法，以接收机与第二颗卫星的距离做球体，接收机的位置位于两球体相交的圆弧上； 再以第三颗卫星做精密定位，则将接收机位置确定在三个球面所交会的两点上，其中一点为接收机所在位置，作为接收机位置的参考点，另一点很可能为太空上的某一点。 实现定位的基本条件： 已知卫星的瞬时位置； 确定卫星与接收机之间的距离。 伪距测量（码相位测量） 载波相位测量 3.1.2 码相位测量 伪距测量：码相位测量，指利用测距码测量卫星信号到达接收机的时间延迟（距离延迟）。 伪距：卫星信号到达接收机的时间延迟与光速乘积。 由于卫星与接收机之间的观测距离并非站星之间的几何距离，而是包含了电离层、对流层误差以及站星钟差的距离，因此也被称为伪距 时间延迟：接收机内部复制码与接收到的测距码信号对齐，达到最大相关时所需的相移量，即为卫星信号的传播时间。 卫星信号于 “T”时刻发射 GPS接收机于 “T + t”收到信号 站星距离 = 信号传播时间 x 光速 码相位测量原理 码相位测量原理 重点：码相位测量的重点是确定卫星信号的传播时间。 测距码是具有一定编码规则的二进制码序列，在一个周期内每个码对应着某一特定的时间； 实际上每个码在产生过程中都带有随机误差，而且在长距离传送后也会产生变形； 采用码相关技术确定信号传播时间，排除随机误差的影响，采用多个码特征确定信号传播时间； 由于测距码和复制码在产生时都带有随机误差而且传播过程中的大气折射影响也带有误差，码的自相关不可能为“1”，只能在自相关最大的情况下确定伪距。 测定测距码的自相关系数由GPS接收机完成 卫星于某一时刻T发射出某一结构的测距码信号，接收机也在同一时刻产生与发射信号结构完全相同的测距码（也称为复制码）； 经过时间t，接收机接收到卫星的测距码信号后（接收码），通过时间按延迟器将复制码向后平移若干码元，使复制码与接收码达到最大相关，记录平移码元数，平移码元数与码元宽度的乘积就是卫星测距码信号的传播时间t。