《gps原理及应用》第五章gps定位原理

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1、第五章ＧＰＳ定位原理（一）主要内容５.１　ＧＰＳ定位类型５.２　伪距法测量５.４　周跳的探测与修复５.３　载波相位测量５.５　差分观测值5.1ＧＰＳ定位类型依定位时接收机天线的运动状态：静态定位动态定位依定位模式：绝对定位（单点定位）相对定位差分定位依观测值类型伪距测量（伪距法定位）载波相位测量依定位时效依定位时效实时定位事后定位依确定整周模糊度的方法及观测时段的长短：常规静态定位快速静态定位5.1.1静态定位和动态定位静态定位在定位过程中，接收机的位置是固定的，处于静止状态。这种静止状态是相对的。在卫星大地测量学中，所谓

2、静止状态，通常是指待定点的位置，相对其周围的点位没有发生变化，或变化极其缓慢，以致在观测期内（数天或数星期）可以忽略。静态定位主要应用于测定板块运动、监测地壳形变、大地测量、精密工程测量、地球动力学及地震监测等领域。在定位过程中，接收机天线处于运动状态。这种运动状态也是相对的，通常是指待定点的位置，相对其周围的点位发生显著的变化，或针对所研究的问题和事物来说,其状态在观测期内不能认为是静止的可以忽略。运动定位主要应用于飞机、船舶和陆地车辆等运动载体的导航中。注意：针对不同的研究问题，同一对象可以在二者之间进行转换动态定位动态定

3、位5.1.2绝对定位和相对定位绝对定位又称单点定位，独立确定待定点在坐标系中的绝对位置。由于目前GPS系统采用WGS-84系统，因而单点定位的结果也属该坐标系统。绝对定位的优点是一台接收机即可独立定位，但定位精度较差。该定位模式在船舶、飞机的导航，地质矿产勘探，暗礁定位，建立浮标，海洋捕鱼及低精度测量领域应用广泛。相对定位确定同步跟踪相同的GPS信号的若干台接收机之间的相对位置的方法。可以消除许多相同或相近的误差（如卫星钟、卫星星历、卫星信号传播误差等），定位精度较高。但其缺点是外业组织实施较为困难，数据处理更为烦琐。在大地测

4、量、工程测量、地壳形变监测等精密定位领域内得到广泛的应用。相对定位注意：在绝对定位和相对定位中，又都包含静态定位和动态定位两种方式。因此形成了动态绝对定位和静态绝对定位，动态相对定位和静态相对定位。为缩短观测时间，提供作业效率，近年来发展了一些快速定位方法，如准动态相对定位法和快速静态相对定位法等。差分定位差分技术很早就被人们所应用。它实际上是在一个测站对两个目标的观测量、两个测站对一个目标的两次观测量之间进行求差。其目的在于消除公共项，包括公共误差和公共参数。在以前的无线电定位系统中已被广泛地应用。差分定位采用单点定位的数学

5、模型，具有相对定位的特性（使用多台接收机、基准站与流动站同步观测）。5.2.1伪距测量5.2伪距法测量利用测距码进行测距的原理基本思路:=·c=t·c伪距伪距的测定方法测定伪距的示意图伪距的测定步骤（1）卫星依据自己的时钟发出某一结构的测距码，该测距码经过∆t时间传播后到达接收机；（2）接收机在自己的时钟控制下产生一组结构完全相同的测距码—复制码，并通过时延器使其延迟时间τ；（3）将这两组测距码进行相关处理，直到两组测距码的自相关系数R(t)=1为止，此时，复制码已和接收到的来自卫星的测距码对齐，复制码的延迟时间τ就等于

6、卫星信号的传播时间∆t；（4）将∆t乘上光速c后即可求得卫星至接收机的伪距。测距码伪随机噪声码（PRN）模二和二进制信号码元、时间周期（TP）与长度周期（LP）运算规则：相关系数:随机噪声的自相关性:伪随机噪声码可复制性生成方式GPS的测距码C/A码：码速1.023MHz,TP=1ms,LP=1023,码元长度293.052mP码：码速10.23MHz,TP=266天9小时45分55.5秒,LP=235469592765000,码元长度29.3052m。实际被截为7天一个周期，共38段，每一段赋予不同的卫星，卫星的PRN号也由

7、此得到。利用码相关法测定伪距的具体实施测距码按照某一规律编排，可以复制，每个码都对应着某一特定的时间（一周期内）；码在产生过程中带有随机误差，且在传播过程中由于外界干扰产生变形，因而仅根据测距码中的某一标志（如某个码的前沿）来进行量测会带来较大误差，利用码相关技术在自相关系数R(t)=max的情况下来确定信号的传播时间，实际上就是根据参加比对的n个码来共同确定传播时间；在自相关系数最大情况下测定的传播时间，从某种意义上讲就是用n个标志测定的信号传播时间的平均值。这样可以大幅度消除各种随机误差的影响，提高测定精度。利用码相关法测

8、定伪距的具体实施测距码（C/A码、P码等）是一种二进制编码，由“0”和“1”组成。它通常由一个幅度为±1的矩形波来表示。根据乘法规则，两个幅度为±1的矩形波相乘后仍得到一个幅度为±1的矩形波。两个矩形波同号的部分乘积为+1，异号的部分乘积为-1。于是，测距码U（t-△t）和复