GPS载波相位观测.docx

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1、第6章GPS载波相位测量定位�6.1GPS观测量及其测量�6.2GPS载波相位测量的单点定位问题�6.3GPS载波相位测量的DGPS模型�6.4GPS载波相位测量与伪距测量的组合解算�6.5GPS载波相位测量的姿态测定应用6.1GPS观测量及其测量如果忽略某些附加滞后相位，GPS信号接收机所接收到的GPS信号可表述为SLj1(t)=APPj(t−td)Dj(t−td)cos[ω1(t−td)+ωd1td+ϕ1j]+AcGj(t−td)Dj(t−td)sin[ω1(t−td)+ωd1td+ϕ1j]SLj2

2、(t)=BPPj(t−td)Dj(t−td)cos[ω2(t−td)+ωd2td+ϕ2j]Ap,Ac,Bp——分别为1575042MHz载波L1和1227.60MHz载波L2的振幅；Pj(t−td)——第j颗GPS卫星的P码；Gj(t−td)——第j颗GPS卫星的C/A码；Dj(t−td)——第j颗GPS卫星的D码,亦即卫星导航电文；td——GPS信号从第j颗GPS卫星到达GPS接收天线的传播时间，它正比于站星瞬时距离；ω1——第一载波L1的角频率；ω2——第二载波L2的角频率；ϕ1j——第j颗GPS卫

3、星载波L1的初相；jωdj1——第j颗GPS卫星载波L1的多普勒角频率；ωdj2——第j颗GPS卫星载波L2的多普勒角频率；多普勒频移测量S0VsStS1S2αStρCfR=C-VScosαfsUfs——GPS卫星发射的载波频率（简称为发射载频）；fR——到达GPS信号接收天线的GPS卫星的载波频率（简称为接收载频）；Vs——GPS卫星的切向（顺轨）速度；C——GPS信号传播速度；α——用户至GPS卫星的矢径与其切向速矢的夹角。考虑到C≫Vs，以及dρ/dt=Vscosα则fR=1+Vscosαfs=1

4、+C1dρfsCdt故知多普勒频移为1dρfd=fR−fs=Cdtfs为了提高多普勒频移的测量经度，一般不是直接测量某一时元的多普勒频移，而是测量在某一时间间隔（t1,t2）内的多普勒频移之积累数值，称之为多普勒计数（Cd），亦即t2Cd=∫(fG−fR)dtt1式中：fG——GPS信号接收机所产生的载波频率；fR——GPS信号接收机所接收到的载波频率。考虑到f=dϕ/dt，多普勒计数可以改写为Cd=ϕ(t2)−ϕ(t1)=[ϕR(t2)−ϕG(t2)]−[ϕR(t1)−ϕG(t1)]式中：ϕR——G

5、PS信号接收机所接收到的载波相位；ϕG——GPS信号接收机所产生的载波相位。波数和整周跳变载波相位测量值，是基准载波相位和被测载波相位之差。Φj(tR)=Φj(ts)−Φ(tR)（6.1.7）式中：Φj(ts)——第j颗GPS卫星在时元ts发射的载波相位；Φ(tR)——GPS信号接收机在时元tR所产生的基准载波相位。式中：ρj(ts,tR)将发射时元表述为接收时元的函数，亦即t=t−ρj(t,t)=t−∆tsR（6.1.8）sRCR——第j颗GPS卫星在时元ts发射的载波信号，而于时元tR到达GPS信号

6、接收天线所经过的距离，即站星距离；C——GPS信号的传播速度。考虑到式（6.1.8），则式（6.1.7）可写作为Φj(t)=Φj(t−∆t)−Φ(t)（6.1.9）RRR从GPS卫星至用户的距离可知，△t≈0.067s；故有Φj(t−∆t)=Φj(t)−dΦj∆t（6.1.10）RRdt式（6.1.10）中的dΦj/dt是第j颗GPS卫星的载波频率(f)，考虑到∆t=ρj(tS,tR)/C和式（6.1.10），则依式（6.1.9）可知，以周为单位的载波相位测量值是Φj(t)=Φj(t)−Φ(t)−fρj

7、(t,t)（6.1.11）RRRCSR式（6.1.11）是归化为GPS信号接收机时系的载波相位测量值。实际上，GPS测量数据处理，均采用GPS时间系统。而归化到GPS时系的载波相位测量值为Φj(t)=Nj−fρj(t,t)+fdt−fdT+fρj(t,t)∆TRCSGCSGR（6.1.12）式中：Nj——第j颗GPS卫星发射载波至GPS信号接收机的滞后相位波数，亦称之为整周模糊度或整周待定值；dt——第j颗GPS卫星时钟相对于GPS时系的偏差；dT——GPS信号接收机时钟相对于GPS时系的偏差；△TR—

8、—站星距离变率的时间间隔；ρj（tS，tG）——站星距离变化率。GPSGPS卫卫星星SSjj(t(t0))0NNjj在在时时元元tt0的的载载0波波相相位位测测量量值值GPSGPS卫卫星星SSjj(t)(t)NNjj在在时时元元tt的的多多普普勒勒计计数数Cjd在在时时元元tt的的载载波波相相位位测测量量值值GPS动态载波相位测量波数解算之例时元/s伪距/mN11/周载波相位测量观测值/周20237022441825.7791210000