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GPS伪距定位原理 王建强 东华理工大学测绘工程学院 * 目录 一、课堂回顾 二、GPS卫星信号 三、GPS伪距定位原理 四、GPS伪距观测方程 GPS是什么？ 由美国建立的一个卫星导航定位系统，利用该系统，用户可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速. GPS工作流程 监控站 地面控制部分 空间部分 用户部分 1个主控站 3个注入站 5个监测站 6个轨道 24颗卫星 20200km 二、GPS卫星信号 GPS卫星信号的成分 载波 测距码 用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码 C/A码，P(Y)码 粗码/捕获码（Coarse/Acquisition Code） 码元宽度: 293.05m 调制载波: L1 精码（Precise Code） 码元宽度: 29.30m 调制载波: L1和L2 导航电文 由GPS卫星向用户播发的一组反映卫星空间位置、工作状态、卫星钟修正参数和电离层改正参数等重要数据的二进制码 载波的作用和类型 作用 搭载其它调制信号 测距 测定多普勒频移 类型 目前 L1 ： 154?f0 = 1575.43MHz；19.03cm L2 ： 120?f0 = 1227.60MHz；24.42cm 现代化后 L5 ：115?f0 = 1176.45MHz；25.48cm 测距码的作用和性质 作用 测距 性质 伪随机噪声码 强相关性 什么叫伪距 所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到达GPS接收机的传播时间乘以光速所得出的量测距离。 用C/A码进行测量的伪距为C/A码伪距，用P码测量的伪距为P码伪距。 三、GPS伪距定位原理 GPS定位的基本原理 后方交会 原理：通过测定到若干已知点的距离定位。 要求：要测定到4个已知点的距离。 已知点 GPS卫星（利用星历计算其位置） 测距的基本方法 码伪距：距离 = 波速×传播时间 2个球面相交——圆环 3个球面相交——两交点 4个球面相交——唯一交点 A B C GPS定位原理：测距交会 GPS定位示意图 A C B 四、GPS伪距观测方程 伪距定位观测方程 伪距观测方程 伪距 接收机获取的信号传播时间 真实信号传播时间 卫星到用户的几何距离 接收机钟同卫星钟的偏差 如果忽略卫星之间钟差影响，并考虑电离层、对流层折射影响，可得： 大气影响 伪距定位观测方程 几何距离 与卫星坐标（Xs, Ys, Zs）和接收机坐标（X,Y,Z）之间有如下关系： 卫星坐标------导航电文 电离层改正—模型 对流层改正—模型 待求参数---- 测码伪距观测方程的常用形式如下： 伪距定位观测方程 式中j为卫星数，j＝1，2，3…。 GPS卫星发出测距码经 时间后到达接收机 ； 接收机产生复制码（复制码＝测距码）通过时延器使其延迟时间 ； 将复制码和测距码进行码相关处理，若自相关系数 ，则 ， ； 码观测值测量原理 GPS导航定位精度 GPS现代化后 小结 GPS信号有三个内容 GPS定位原理是距离交会方法 GPS观测方程代求参数有4个 GPS现代化后伪距定位精度可以提高一倍 思考题 GPS定位为什么需要4颗以上卫星 GPS为什么采用测距码 * GPS最基本的任务是确定用户在空间的位置。实质就是确定用户在特定坐标系的位置坐标。因此首先应该建立适当的坐标系统。 * * * * GPS最基本的任务是确定用户在空间的位置。实质就是确定用户在特定坐标系的位置坐标。因此首先应该建立适当的坐标系统。 * * *