GPS全球定位系统原理和方法.ppt

GM——地球引力与地球质量乘积km3s-2. ?w——地球自转角速度rad/s. WGS－84（World Geodetic System，1984年）是美国国防部研制确定的大地坐标系，是一种国际上采用的地心坐标系。其坐标系的几何定义是：原点在地球质心,z轴指向 BIH 1984．0定义的协议地球极(CTP）方向，X轴指向 BIH 1984.0 的零子午面和 CTP赤道的交点。Y轴与 Z、X轴构成右手坐标系 San Salvador * Page No. * 切比雪夫多项式是与棣美弗定理有关，以递归方式定义的一系列正交多项式序列。 通常，第一类切比雪夫多项式以符号Tn表示， 第二类切比雪夫多项式用Un表示。切比雪夫多项式 Tn 或 Un 代表 n 阶多项式。 　　 ?? ?? 切比雪夫多项式在逼近理论中有重要的应用。这是因为第一类切比雪夫多项式的根（被称为切比雪夫节点）可以用于多项式插值。相应的插值多项式能最大限度地降低龙格现象，并且提供多项式在连续函数的最佳一致逼近。 San Salvador * Page No. * C/A码：GPS卫星发出的一种伪随机码 用于粗测距和捕获GPS卫星。 P码是GPS卫星发出的一种伪随机码 是和C／A码对应的精测码，码率为10.23MHZ。其由2个伪随机码PN1（t）和PN2（t）的乘积所得。 PN1（t）由两级12位移寄存器构成，分别采用反馈点八进制编码14501和17147形成周期为1.5s的M序列PN1（t）。 PN2（t）由另外两级12位移寄存器构成，分别采用反馈点八进制编码17673和11435形成两个M序列。 San Salvador * Page No. * San Salvador * Page No. * 遥测码（TLW—Telemetry WORD） 转换码（HOW—Hand Over Word） San Salvador * Page No. * San Salvador * Page No. * * Slide * GPS接收机天线基本类型 Slide * 几种测量型双频GPS接收机的主要参数 Wild200S Trimble4000SE Ashtech Dimension NovAtel RPK-3151 产地 瑞士 美国 美国 加拿大 首产年代 1994 1992 1991 1995 通道数 6 9 12 12 体积cm3 1000 4784 1881 1085 重量kg 1.6 2.5 1.6 1.0 天线类型 微带 微带 微带 扼流圈，微带 功耗W 10 5 4.1 5 工作温度 0C -20-50 -20-55 -20-60 -40-65 标称精度 5-10mm+2ppmD 10mm+2ppmD 10mm+2ppmD 5mm+2ppmD Slide * GPS接收机工作原理 当GPS卫星在用户视界升起时，接收机能够捕获到按一定卫星高度截止角所选择的待测卫星，并能够跟踪这些卫星的运行；对所接收到的GPS信号，具有变换、放大和处理的功能，以便测量出GPS信号从卫星到接收天线的传播时间，解译出GPS卫星所发送的导航电文，实时地计算出测站的三维位置，甚至三维速度和时间。GPS信号接收机不仅需要功能较强的机内软件，而且需要一个多功能的GPS数据测后处理软件包。 接收机+处理软件包=完整的GPS信号用户设备。 Slide * 第二部分 GPS定位原理和方法 坐标系统 时间系统 GPS卫星星历 导航电文和卫星信号 GPS接收机的类型与工作原理 GPS的误差来源 GPS各种定位方法 * 定位误差 虚拟距离? Ｄ几何距离 大气折射及其它误差 （接收仪时钟误差） （卫星时钟误差） * 差分定位的意义 在GPS定位的基本方程式中包含了两种类型的未知參數： 必要参数，例如坐标值，是我们想要的。 多余参数，例如时钟误差、电离层延迟误差等，是我们暂时不想要的。 对于暂时不想要的多余参数，可透过观测方程式之间相减的方式予以消除，再以相减后的方程式进行必要参数的计算，此即称为差分定位 ( differential positioning )。 * GPS定位的系统差种类 误差来源 误差种类 误差属性 影响量 卫星相关误差 轨道误差 系统误差 1.5m~15m 卫星时钟误差 系统误差 讯号传递相关误差 对流层延迟误差 系统误差 1.5m~15m 电离层延迟误差 系统误差 多路径效应误差 系统误差 其它噪声 偶然误差 接收仪相关误差 天线相位中心变化 偶然误差 1.5m~5m 接收仪时钟误差 系统误差 周波未定值 系统误差 周波脱落 系统误差 其它观测误差 偶然误差 其它误差 SA效应及AS效应 人为误差 * 系统误差的消除方法 在数学模型中引入相对应