测量原理及应用5（ppt培训课件

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1、第五章GPS卫星定位的基本原理§5.1概述§5.2伪距测量§5.3载波相位测量§5.4整周跳变的修复§5.5GPS绝对定位与相对定位§5.6差分GPS定位原理§5.7美国的GPS政策§5.1概述一、卫星定位的基本原理1、卫星的位置：靠地面监测站（点的坐标已知），GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。地面监测站时刻监测卫星，测出二者之间的距离，然后由地面已知点的坐标交会出卫星的位置。监测方法：已知：（X,Y,Z）i，i=1,2,3观测：ρ1，ρ2，ρ3计算：（X,Y,Z）s原理：根据地面已知点的坐标，用空间距离前方交会的方法，求出卫星的在轨位置。2、测站的(待测点)位

2、置：GPS卫星发射测距信号和导航电文，导航电文中含有卫星的位置信息。地面监测站时刻监测卫星，测出二者之间的距离，然后由空间卫星的位置交会出测站点的位置。监测方法：如果测距无误差，已知：（X,Y,Z）s，s=1,2,3观测：ρ1，ρ2，ρ3计算：（X,Y,Z）p原理：根据空中卫星的已知坐标，用空间距离后方交会的方法，求出测站点的位置。3、卫星定位的基本原理运用空间距离前方交会的方法求出卫星的位置。运用空间距离后方交会的方法求测站点的位置。观测值：距离用距离交会的方法求解P点的三维坐标（X，Y，Z）的观测方程：4、卫星定位的实际方法：是要同时观测四颗以上卫星来确定地面点的位置。因为测距中存在一些

3、误差的影响，如电离层误差、对流层误差，卫星钟差，接收机钟差。，：根据大气物理参数及一定的数学模型计算；：卫星星历中包含；：未知。所以，须将卫星钟差作为未知数一并求解。5、GPS定位的实质：由GPS接收机在某一时刻，同时接收四颗以上的GPS卫星信号，测量出GPS接收机到GPS卫星的距离，根据空间距离后方交会的方法求测站点的位置。观测方程：（j=1，2，3，4）式中：为卫星的坐标；为测站的坐标；为接收机钟差。二、GPS定位方法及分类1、根据定位所采用的观测值分为：伪距定位和载波相位定位伪距定位所采用的观测值为GPS伪距观测值，既可以是C/A码伪距，也可以是P码伪距。优点是数据处理简单，对定位条件

4、的要求低，不存在整周模糊度问题，可以非常容易的实现实时定位。缺点是观测值精度低，C/A码的精度一般为3米，而P码的精度一般也在30厘米左右。另外若采用精度较高的P码伪距观测值还存在AS政策问题。载波相位定位所采用的观测值为GPS载波相位观测值，即L1，L2或它们的某种线性组合。优点是观测值的精度高，一般优于2mm。缺点是数据处理过程复杂，存在整周模糊度的问题。2、根据定位模式分为：绝对定位又称单点定位。这是一种采用一台接收机进行定位的作业模式。它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单，可以单机作业，绝对定位一般用于导航和定位精度要求不高的应用中。相对定位又称差分定位

5、，这种定位模式采用两台以上的接收机同时对一组相同的卫星进行观测，以确定接收机相互为之间的关系。3、根据获取定位结果的时间分为：实时定位是根据接收机观测到的数据，实时的解算出接收机天线所在的位置。非实时定位又称后处理定位，它是通过对接收机接收到数据进行后处理，以定位的方法。4、根据定位时接收机的运动状态分为：静态定位就是在整个观测过程中，接收机的位置是不变的。（接收机的位置是一个不随时间变化的量）动态定位就是在整个观测过程中，接收机的位置是变化的（接收机的位置是一个随时间变化的量）返回§5.2伪距测量一、伪距测量的概念伪距法定位：是由GPS接收机在某一时刻测出四颗以上的GPS卫星的伪距以及已知

6、的卫星位置，采用空间距离后方交会的方法求定天线所在点的三维坐标。伪距：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。而不是卫星与GPS接收机的几何距离。（含有各种误差）时间的测定方法：卫星—测距码，经时间到达接收机。接收机—复制码时延器—延迟复制码，经延迟时间使两码对齐，。那么，延迟时间即为GPS卫星信号从卫星传播到GPS接收机的时间。使实际上是不可能的，只能使，两种码不可能完全对齐，导致时间有误差。二、伪距测量的原理码相关伪距测量的原理三、伪距定位观测方程所测伪距与真正的几何距离之间的关系：优点：定位速度快，无多值性。缺点：定位精度低，P码的测距精度30cm，C

7、/A码的测距精度3m左右。返回§5.3载波相位测量一、载波相位测量原理载波相位测量的观测量是GPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振信号的相位差。——在时刻j号卫星的相位——接收机在时刻的本振相位（以周为单位）在初始时刻，载波相位的观测值：任一时刻卫星到接收机的相位值：可测，整周计数器可计，未知（因周跳引起的整周跳变）。技术难点2个：①的确定②周跳的探测与修复二、载波相位测量的观测方程接收机k对卫星j的载