gps原理与应用考试专用

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1、1.卫星定位基本原理:测距交会原理：利用三颗以上卫星的已知空间位置，测量之间的距离，可交会出地面未知点(用户接收机)的位置。2.GPS测量定位的类型:　---依定位时接收机天线的运动状态: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。)动态定位(在定位过程中，接收机天线处于运动

2、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。)---按参考点的不同位置划分绝对定位(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。)（单点定位）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

3、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。)---依观测值类型伪距测量（伪距法定位）(伪距法定位是由GPS接收机在某一时刻测出得到四颗以上GPS卫星的伪距以及已知的卫星位置，采用距离交会的方法求定接收机天线所在点的三维坐标。)载波相位测量(载波相位观测是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。)3.GPS卫星信号包含三种信号分量：载波、测距码和

4、数据码。4.目前广泛应用的基本观测量主要有码相位观测量和载波相位观测量。5.码相位观测是测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码或P码）到达用户接收机天线（观测站）的传播时间。也称时间延迟测量。6.载波相位观测是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。7.用测距码来测定伪距的特点（1）易于将微弱的卫星信号提取出来。（2）可提高测距精度(3）便于用码分多址技术对卫星信号进行识别和处理（4）便于对系统进行控制和管理3.为什么载波重建?(由于GPS信号中已用相位调制的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到

5、的载波的相位已不再连续（凡是调制信号从0变1或从1变0时，载波的相位均要变化180°）。所以在进行载波相位测量之前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和导航电文去掉，重新获得载波，即所谓载波重建。)4.重建载波的方法有a。码相关法（优点：①可同时获得伪距观测值和导航电文，以便进行导航和实时定位；②可获得全波长的载波；③由于是用信号强度很强的复制码去乘卫星信号，故结果的信噪比较好。缺点：采用这种方法时，用户必须知道测距码的结构。C/A码的结构是公开的，故可采用码相关法来恢复L1载波。但L2载波上只调制了Y码，不能用码相关法来恢复L2载波。）

6、方法：将所接收到的调制信号（卫星信号）与接收机产生的复制码相乘。技术要点：卫星信号（弱）与接收机信号（强）相乘。特点：限制：需要了解码的结构。优点：可获得导航电文，可获得全波长的载波，信号质量好（信噪比高）b。平方法。方法:将所接收到的调制信号（卫星信号）自乘。[±Acos(Wt+Ψ)]2.技术要点:卫星信号（弱）自乘。特点:优点：无需了解码的结构.缺点：无法获得导航电文，所获载波波长为原来波长的一半，信号质量较差（信噪比低，降低了30dB）.C.互相关法（交叉相关）优点:①可获得双频伪距观测值②可获得全波长的L1载波和L2载波。③可获得卫星的导航电

7、文。缺点：由于是用十分微弱的卫星信号Y1与Y2相乘来去掉Y2的，故恢复的L2载波的信噪比较差。方法:在不同频率的调制信号（卫星信号）进行相关处理，获取两个频率间的伪距差和相位差.技术要点:不同频率的卫星信号（弱）进行相关。特点:优点：无需了Y解码的结构，可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了27dB）.D.Z跟踪.方法：将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出的P码进行相关处理。在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复制信号（强）进行相关。特点:优点：无需了解Y码结构，可测定双频伪距观测值，可获得导航电文，可获得全波波长

8、的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了14dB）3.载波相位测量的原理:若卫星S发出一载波信号，该信号向各