GPS定位的误差来源及其

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1、第四章电磁波传播与GPS卫星信号第一节电磁波的基本知识1、参数周期T、频率f、速度v、波长λ、相位φ及其相互关系：T=1/f，λ=T.v，φ=2πft。2、电磁波普1）全普与窗口2）卫星大地测量常用普全普与窗口卫星定位常用波普符号频率GHz平均波长（cm）P0.22~0.30115L1~220S2~410C4~85X8~12.53第二节大气层对电磁波传播的影响一、大气结构及性质对流层：40km以下，冷热、雨雪风、水蒸气。属非弥散介质。电离层：70km以上，空气分子以带电粒子的形式存在，属弥散介质，对电磁波传播影响显著，折射率主要取决于带电子数的多少和电磁波频率的高低。折射数——N

2、0=(n-1)×106。对流层与电离层比较对流层电离层H越大，t越低H越大，t越高与气象有关与气象无关与f无关与f有关n>1n<1电离层对不同频率电磁波折射二、电离层影响及对策1、电离层影响：dion=-c40.28NΣ/f2NΣ——断面为1m2传播路径上的电子数总合。若NΣ=5×1017，而f1=1.57542GHz,f2=1.22760GHzdion1=8.11m，dion2=-13.36m。2、对策：1）双频观测；2）利用电离层模型改正（是否改正取决于数据处理软件）；3）同步观测求差（相对定位或差分定位）。4）载波相位观测与码相位观测取平均。3、影响带电离子密度的因素电离层

3、高度，200~400km时密度最大；地方时，白天是晚上的5倍，地方时11时最大；季节，夏天是冬天的4倍；测站纬度，赤道最高，南北极最低；年份，太阳黑子活动周期为11年，最高年份可达1016/m2,最低年份近于零。58，69，80，91，02年最高。三、对流层影响及对策与电磁波频率无关，与传播路径上的大气状况、大气压、温度、高程、高度角等有关。减弱措施：1）模型改正；2）作为未知数求解；3）同步观测值求差；4）用水汽辐射计求路径折射率。第三节GPS卫星的测距码信号一、GPS卫星信号概述载波信号：L11.57542GHz。L21.22760GHz。测距码信号：C/A码，P码。数据码信

4、号：导航电文。二、码的概念及其产生1）码的基本概念码——表达不同信息的二进制数及其组合。（波形与序列见下一幻灯片。）码元——一位二进制数叫一个码元。编码——用二进制数表示信息的过程。信息量——某种事物有2r种类型，可用r位二进制数表示，即含有r比特的信息量。信息的传输速度——单位时间内传输的比特数。码元宽度——传输一个码元所用时间。码元、信息的传播速度、码元宽度三概念应牢固掌握符号与波形名称二进制序列符号序列1110信号电位-1-1-11信号波形模二加法：二进制码的模二加法等价于电位的乘法。码序列——将r比特的二进制数看作是由0、1组成的序列。2）随机码——在一个码序列中，0和1

5、出现的概率相等，而某一码元是0或是1却是随机的，事先无法确定的，这样的码序列叫随机码。随机码特点：非周期性序列；自相关性好；无法复制。自相关性用自相关系数表示，自相关系数——将U（t）平移k个码元，平移后与平移前两序列相同码元个数A，相异个数B，（A-B）/（A+B）叫自相关系数，用R（t）表示。自相关性好——原码与复制码对齐R（t）=1，不对齐≈0。自相关系数：1110100111010011101001110100R（t）=(3-4)/7=-1/7。1110100111010011101001110101R(t)=(3-4)/7=-1/73）噪声码信号强度远低于噪声强度的信号

6、码。优点：耗能少；隐蔽性好。4）伪随机噪声码及其产生伪随机码——有良好的自相关性且按周期重复出现的二进制码。产生：多级反馈移位寄存器；也可用程序产生。111100010011010111100010011010码的产生状态号各级状态1，2，3，4输出111111周日子夜零时置1脉冲与钟冲1同时作用201111钟冲2300111钟冲3400011钟冲4510000钟冲5601000钟冲67001008100119110001001100四级移位寄存器产生的伪随机码的特性码序列：111100010011010111100010011010钟频：fc；码元宽度：τ0=1/fc；码长：N

7、u=24-1=15bit；周期：T=τ0.Nu；自相关系数：对齐：1，不对齐：-1/15。r级移位寄存器产生的伪随机码的特性码元宽度：τ0=1/fc；码长：Nu=2r-1；周期：T=τ0.Nu；自相关系数：对齐：1，不对齐：-1/(2r-1)。三、GPS的测距码1）C/A码两个10级移位寄存器产生两个伪随机码G1、G2。G2平移1~1023码元，得1023个新码，与G1模二相加。不同卫星用不同码。钟频：1.023MHz；码元宽度：0.97752μs，码长：210-1=1023bi