第4章 GPS定位的基本观测量及误差分析.doc

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1、Chapter4GPS定位的基本观测量及误差分析1GPS定位的基本观测量2GPS测量的误差来源和影响3GPS接收机使用距离测定基本原理XllVlXllllllllVVVllVlllXlX距离=传播时间x波速点位测定S1S2S33个球面相交成一个点3个距离可以确定纬度、经度、高程因此，点的空间位置被确定一、GPS定位基本原理:ρ=c.Δt接收机坐标（Xk、Yk、Zk）（Receivercoordinates）卫星坐标（Xj、Yj、Zj）（satellitecoordinates）二、GPS卫星工作原

2、理HowDoesGPSWork?Selectandacquirethebestgroupofsatellites1Measurerangestothesatellites23Addknowndatatorangemeasurementse.g.tropospheric,ionospheric,ephemerisNAVDATA,RTCM,etc.4Calculateyourposition三、GPS定位的基本观测值码相位观测伪距载波相位观测伪距卫星ri是已知值Pij是测量值Rj是未知值对于某颗卫星：

3、§4-1GPS定位的基本观测量码相位观测伪距载波相位观测值C/A码：码元宽293m，精度2.9mP码：码元宽29.3m，精度0.29mL1载波：波长19cm，精度0.19cmL2载波：波长24cm，精度0.24cm原始观测量载波相位观测值优点：观测值精度高，用于精密定位存在问题整周不确定（模糊度解算）整周跳变现象GPS定位的基本观测值：码相位观测伪距载波相位观测伪距卫星一、码相位伪距测量将伪码发生器产生的与卫星信号结构完全相同的码经过延时器延时同本机复制码进行相关处理，得到卫星信号延迟传播时间Δt

4、，从而获得伪距：ρ=c.Δt。v受钟差（卫星钟、接收机钟）、大气延迟（电离层、对流层）等影响。1、基本信息：基准信号：F=10.23MHZC/A码：f1=0.1F=1.023MHZ，码元宽=293.1mP码：f2=F=10.23MHZ，码元宽=29.3m2、测量原理：ρ=c.Δt3、测量精度（取码元宽1%~10%）C/A码：2.93~29.3mP码：0.29~2.93m测距码距离测定的基本思路利用测距码测距的必要条件：必须了解测距码的结构利用测距码进行测距的优点：l采用的是CDMA（码分多址）技术

5、l易于捕获微弱的卫星信号l可提高测距精度l便于对系统进行控制和管理（如AS）二、载波相位测量载波：GPS的载波是L波段的微波，具有良好的穿透大气的能力，从卫星的发射天线发出后沿直线传播到达地球表面，发射信号强度为26.8dBw，接收最低信号强度为-160dBw。常规GPS接收机可以进行正常接收的最弱信号为-160dBw，而经过稠密介质时信号强度大为衰减，例如在室内，GPS信号强度会衰减为-188dBw（比-160dBw约弱1000倍），因而常规GPS接收机在室内因信号太弱而不能进行定位，在这种弱信

6、号环境下，特殊的GPS接收机仍然可以工作，例如：IndoorGPS。载波的作用：作为传输工具，把搭载于其上的测距码和导航电文从卫星传播到地面，对于测量型接收机，载波又同时用作为测量信号，接收机对接收到的载波进行相位测量，获得高精度的载波相位观测值，从而实现厘米乃至毫米级的高精度基线测量。1、载波相位测量基础（1）基本信息：基准信号：F=10.23MHZL1载波：f1=154F=1575.42MHZ，λ1=19.03cmL2载波：f2=120F=1227.60MHZ，λ2=24.42cm（2）测量原

7、理：ρ=λ.Δφ整周不确定（模糊度）Ambiguity载波相位观测值：小数部分精确可知整周（整数）不知ti时刻的相位差：整周不确定（模糊度）Ambiguity载波相位观测值：小数部分精确可知整周（整数）不知tk时刻的相位差：周跳问题：在跟踪卫星过程中，由于信号被障碍物挡住而暂时中断或受无线电信号干扰而造成信号失锁，发生周跳现象。（3）测量精度：（取波长1%）L1载波：1.9mmL2载波：2.4mm（4）要解决的问题：v载波重建技术v整周未知数解算v周跳判断、修复2、重建载波技术重建载波：将非连续的

8、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伪距测量与载波相位测量（1）码相关法1）基本原理：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。卫星信号的生成接收机重建载波2）特点：l需要了解码的结构l可获得导航电文l可获得全波长的载波l信号质量好（信噪比高）（2）载波平方法1）基本原理：将接收的卫星信号（弱）通过自乘，去掉调制码，获得载波信号以进行载波相位测量。2）特点：ØØ不需要获取伪随机码结构，就能获得载波信号，也可以进行双频观测。必须用其他方法获