GPS原理-第五章 GPS卫星定位基本原理.ppt

《GPS原理-第五章 GPS卫星定位基本原理.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章GPS卫星定位基本原理GPS定位的方法与观测量1GPS的基本定位原理：卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。2GPS定位的方法绝对定位（单点定位）在地球协议坐标系中，确定观测站相对地球质心的位置（认为参考点与地球质心相重合）相对定位在地球协议坐标系中，确定观测站与某一地面参考点之间的相对位置按参考点的位置不同分类3GPS定位的方法按接收机在作业中所处的状态静态定位在定位的过程中，接收机的位置是固定不动的。动态定位在定位的过程中天线处于运动状态4GPS定

2、位的方法获得定位结果的时效事后定位实时定位观测值类型伪距测量载波相位测量5GPS观测量根据码相位观测得出的伪距根据载波相位观测得出的伪距由积分多普勒计算得出的伪距差由干涉法测量得出的时间延迟。6GPS定位的基本原理需解决的两个关键问题如何确定卫星的位置如何测量出站星距离75.2伪距测量双程测距用于电磁波测距仪单程测距用于GPS测距方法8码相位观测和载波相位测量码相位观测：测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码或P码），到达用户接收天线的传播时间，因此这种方法，也称为时间延迟测量。载波相位测量：是测量接收机接收到的，具有多普勒频移的载波信号，与

3、接收机产生的参考载波信号之间的相位差。是目前最精确的观测方法。9为什么叫伪距全球定位系统采用单程测距原理，必须使卫星钟和接收机钟保持严格同步。在实践中，不可避免的含有卫星钟和接收机钟非同步的影响，为了与几何距离相区别，把这种含有钟差影响的距离，通常称为“伪距”。为简述方便，码相位观测确定的距离，称为测码伪距；由载波相位观测的伪距，称为测相伪距。10测距码C/A码（测距时有模糊度）P码11信号传播时间测距码测距原理①距离测定的基本思路信号（测距码）传播时间的测定信号传播时间的测定12测距码测距原理②利用测距码测距的必要条件必须了解测距码的结构利用

4、测距码进行测距的优点采用的是CDMA（码分多址）技术易于捕获微弱的卫星信号可提高测距精度便于对系统进行控制和管理（如AS）每颗GPS卫星都采用特定的伪随机噪声码微弱信号的捕获13伪距测量的特点优点无模糊度缺点精度低145.3载波相位测量载波相位测量155.3载波相位测量的基本原理理想情况实际情况16载波相位观测值观测值整周计数整周未知数（整周模糊度）载波相位观测值17载波相位测量的关键技术--重建载波将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。载波调制了电文之后变成了非连续的波载波相位测量5.3载波相位测量18载波相位测量的特点优点精度高，测距精度

5、可达0.1mm量级难点整周未知数问题整周跳变问题19载波相位测量的主要问题无法直接进行测量卫星载波信号在传播路线上相位变化的整周数，因存在整周不确定性的问题。GPS卫星测量受到阻挡、外界噪声的干扰，还可能产生整周跳变现象。205.4绝对定位（单点定位）215.4绝对定位（单点定位）绝对定位：利用GPS确定用户接收机天线在WGS-84中的绝对位置。基本原理：是以GPS卫星和用户天线之间的距离（或距离差）观测量为基础，并根据已知卫星的瞬时坐标，来确定用户接收机天线所对应的点位。卫星钟差：可由导航电文给出。接收机钟差：不能确定。因此在一个观测站上，为

6、了实时求解四个位置参数（3个点坐标分量和1个钟差参数），至少需要四个同步伪距观测值。225.4绝对定位（单点定位）特点优点：一台接收机单独定位，观测简单，可瞬时定位缺点：精度主要受系统性偏差的影响，定位精度低应用领域低精度导航、资源普查、军事、...23单点定位的误差源及应对方法卫星星历精密星历卫星钟差精密钟差、地面跟踪电离层延迟双频改正对流层延迟模型改正24精密单点定位精密单点定位PPP–PrecisePointPositioning特点主要观测值为载波相位采用精密的卫星轨道和钟数据采用复杂的模型定位精度亚分米级用途全球高精度测量卫星定轨25

7、观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响单点定位的精度取决于：所测卫星在空间的几何分布，通常称为卫星分布的几何图形；观测量的精度绝对定位的精度评价采用有关精度因子DOP（DilutionofPrecision).根据不同的要求，采用不同的精度评价模型和相应的精度因子。通常有：平面位置精度因子HDOP（HorizontalDOP).高程精度因子VDOP（VerticalDOP)空间位置精度因子PDOP（PositionDOP)几何精度因子GDOP（GeometricDOP)接收机钟差精度因子TGOP（TimeDOP)2627美国政府的GPS政策

8、SPS与PPSSPS–标准定位服务使用C/A码，民用2DRMS水平=100m2DRMS垂直=150-170m2DRMS时间=340nsPPS–精密定位