现代传感与检测技术 gps接收机

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1、2015/9/24定位精度、接收机、接收天线1、伪距测量、2、接收机组成、接收天线GPS接收机相关技术3、射频前端；4、载波跟踪环5、码跟踪环；6、捕获；7、电文解算；8、卡尔曼滤波器11、伪距测量1、伪距测量TDOA(TimeDifferenceofArrival)定位原理信号传Ri(xx)2(yy)2(zz)2C*t播时间0i0i0i距离测定的基本思路ctcs2s3s4s1R1R2R3信号（测距码）传播时间的测定•Δt：时钟误差；x0,y0,z0R4•C：电波传播速度；相关系数：•Ri：卫星到接收机天线的伪距；R1

2、u(Tt)u(T)dtTT•i：接收到的卫星颗数编号,i=1～4；•Xi,Yi,Zi：第i号卫星当前位置坐标；•X0,Y0,Z0,Δt：未知量，分别为经度、纬度、高程和时间。•所以，接收到4颗以上卫星信号就可定位。信号传播时间的测定1、伪距测量1、伪距测量伪距：GPS接收机采用被动式单程测距伪距与测距码相位（codephase）−它的信号发射时刻由卫星钟确定，收到时刻由接收机钟确定码跟踪环路：C/A码发生器和C/A码相关器−在星站测距时，不可避免地包含着两个时钟的非同步误差以及电接收机从信号上获取发射时间ts：测量信号中的测距码相位离

3、层/对流层延迟误差当接收机对接收到的卫星信号进入子帧同步状态后−测距结果不是星站间的实际距离，称之为伪距伪距测量值（pseudorange）sCPtTOW(30wb)0.020(c)0.001()s−用户接收机时钟通常与GPS时间不同步1023−用户接收机与卫星时钟不同步TOW——周内时−各个卫星时钟也不可能与GPS时间严格同步：通过导航电文中的w——当前子帧中，已经接收到的整字卫星时钟参数校正b——当前字中，已经接收到的比特−伪距：信号接收时间与信号发射时间之间的差异乘以光在真空中的速度c——当前比特中，已经接收到的C/A码整

4、周s()tcttttu()()CP——测距码相位s−伪距观测方程rct()tcIcTu12015/9/241、伪距测量1、伪距测量信号发射时间计算伪距定位法的应用伪距定位法是单点定位的基本方法它的定位速度快，且无多值性问题，数据处理也比较便捷由于它的测量信号是卫星发播的测距码，故测量精度就和测距码与复制码的相关（对齐）精度有关，也与测距码的码元宽度有关。接收机的复制码与测距码的对齐精度约为码元宽度（或码的波长）的1﹪。2、载波相位测量2、载波相位测量载波相位测距：−L1的波长为19cm多普勒频移−被测点至卫

5、星的距离fffdr=两点相位差+整周数()ss()vv()v.Irfcosd−当接收机向远离卫星方向运动时，速度为正，接收频率降低−载波相位观测方程：−当接收机向远离卫星方向运动时，载波相位测量值变大：几何距离与载波相位在变化方向上是一致的1s((rcttITNu))−如果扣除卫星运动导致的多普勒频移，则剩余多普勒频移反映了接收机运动速度2、载波相位测量2、载波相位测量多普勒频移测量值和积分多普勒测量值周跳−载波跟踪环路可分解为锁频环（FLL）和锁相环（PLL）•当载波跟踪环路对信号失锁后重锁时，它输

6、出的载波相位测量值FLL不断调整复制载波的频率，使之与接收的载波频率一致，中的整周模糊度通常会发生跳变然后输出多普勒测量值伪距与载波相位的关系PLL不断调制复制载波的相位，使之与接收的载波相位一致，•伪距可以用于定位，载波相位因为含有未知的整周数，不能实现单点绝对定位然后输出积分多普勒测量值•伪距定位的精度可达到米级，载波相位定位的精度可以达到毫米−积分多普勒是多普勒频移对时间的积分级，且多径效应对码相位测量值（伪距）的影响远大于载波相位测量值tk•伪距定位中，在子帧同步之前，也存在码相位的伪距模糊度问题dfdt。kd•载波相位平滑伪距；伪

7、距辅助确定载波相位整周模糊度t0−接收机一般同时输出多普勒频移和载波相位测量值22015/9/243、定位精度分析3、定位精度分析与信号传播有关的误差与卫星有关的误差−电离层延时：电离层：距离地面70‾100km的大气层电离层的码相位—载波相位的反向特性−卫星时钟误差——钟差残差：导航电文的钟差补偿模NII40.28e型为一个二项式，该模型与卫星时钟真实情况的差值2f，不超过3m，均方根约为2m电离层延时一般为几米左右，但太阳黑子活动和电离层闪烁可引起几十米的延时−卫星星历误差：16个星历参数计算得到的卫星轨道与电离层延时模型的误差约

8、为1‾5m，双频测定电离层延时误差约为1m真实情况的差值，方差约为3‾5m，可引起均方根约为−