载波相位测量的基本原理

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1、HarbinInstituteofTechnology课程名称：卫星定位与导航原理题目：载波相位DGPS测量定位院系：电信学院班级：0905103班撰写者：张德坤学号：1090510324指导教师：迟永刚时间：2012-10-25摘要：GPS定位解算方法较多，包括伪距测量定位，载波相位测量定位等。此文章主要是论述了载波相位测量定位。文章核心论述了载波相位定位的基本原理，存在的问题：包括存在周跳，相对伪距测量其复杂度较高。解决方法包括4单差分解算法，2个双差分测量法，1个三差分法，它们利用两个时元的相位测量值，用差分的方法进行解算。

2、三种方法其优点逐步增加，主要是消除的误差来源项逐步增加。尤其是三差法，其定位精度较伪距测量定位可提高2到3个数量级。关键词：载波相位差分时元1.1本次主要讨论单基准站的载波相位差分测量,也叫做RTK(Real-Time-Kinematic)测量。测量基本结构图如图1所示:GPS卫星CGPS卫星BGPS卫星AGPS卫星DＧＰ位Ｓ信导号Ｇ航Ｐ定位Ｓ信导号航定动态GPS信号接收机DGPS数据动态GPS信号接收机图1------实时DGPS测量的基本结构1.2载波相位测量的基本原理：1.2.1基准接收机所测得的载波滞后相位为：jjjjj

3、AtrjNrrCtrtrtCdttrdTtr（1）f（1）式中各参数说明以米为单位的GPS载波波长；jN-----基准接收机对第j颗GPS卫星做载波相位测量的波数；rjC-----基准接收机对第j颗GPS卫星做载波相位测量时的多普勒频移；rjrt---基准接收机对第j颗GPS卫星做载波相位测量时在时元t的小于一个周期的观测值，即载波相位观测值；jrt---基准接收机在时元t时到第j课卫星的真实距离；jAtr----基准接收机对第j颗GPS卫星做载波相位测量的电离

4、层效应影响系数；f-----以Hz为单位的载波频率；dTtr--基准接收机时钟在时元t时相对于GPS时系的偏差；jdtrt--第j颗GPS卫星在时元t相对于GPS时系的偏差；C---电磁波的传播速度。依据基准站R的已知三维坐标和第j颗GPS卫星在时元t时的在轨位置，算得基准站R到第jj颗GPS卫星在时元t的真实距离t，从而求得GPS载波相位测量的校正值：rjjjjjrtrt[]NrrCtrtAtjrjCdtrrtdTtf（2）1.2.2动态用户接收机测

5、得的载波滞后相位为：jjjjjAtkjNkCtkktkt+CdttkdTtk（3）f之后，基准接收机实时将相位差分校正值通过DGPS数据链路传送给动态用户接收机，动态j用户接收机可利用校正值t，修正它测得的载波滞后相位，即将（2）代入（3）有rjjjjjjjNkCktktrt[]NrrCtrtjjjAtkjAtrjkt+,CdtktdTtkCdtrtdTtr即ffj

6、jjjjjjrt(NNk-rr)[CktC-t][kt-rt]jjj[]AtkAtrjjkt+,CdtktdtrtCdTtkdTtrf（4）即将（4）式变形为jjjjjjjjjrt(NNk-rr)[CktC-t][kt-rt]Cdtktdtrtjjj[]AtkAtrkt+CdTtkdTtrfjkktd（5）jj[]AtkA

7、tr其中：dkCdTtkdTtrfjj2j2j2t=[XtXt][YtYt][ZtZt]kkkkjjj由于（5）式中除了t的三个位置参数和波数差()NN-外，其他均为已知值，由此可kkr知，只需令j=1,2,3,4，即基准站接收机和用户动态接受机均观测四颗及四颗以上的GPS卫星就可以解算出用户接收机所在的三维位置。‘2.单基准站载波相位差分测量的局限性单基准站载波相位差分测量只是说明了利用此法可以实现较高精度的定位，但是此法是单差分法，只能对于同一颗GPS卫

8、星只能消除星钟误差和星历误差。假如随着距离的增加，会导致同一颗GPS卫星到R接收机和K接收机的路径不相同，这样会造成导航电文误码不一样。而且还存在周跳问题。其复杂度相对伪距测量也较高。3.解决方法:3.1四个单差分采用t和t两个不同的时元来解算。1