chpt5全球定位技術(shù)(編輯修改稿)
2025-06-20 00:11 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 L2兩種信號，利用雙頻技術(shù)，可消除或減弱電離層折射對觀測量的影響，定位精度較高。 2021/6/16 3S 38 GPS定位的相關(guān)概念 GPS接收機(jī)類型 根據(jù)接收機(jī)信號通道類型劃分： ? 多通道接收機(jī)： ? 具有多個(gè)衛(wèi)星信號通道，每個(gè)通道連續(xù)跟蹤一個(gè)衛(wèi)星信號。也稱連續(xù)跟蹤型接收機(jī)。 ? 序貫通道接收機(jī)： ? 只有 12個(gè)信號通道。在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對各衛(wèi)星信號進(jìn)行跟蹤量測。對衛(wèi)星信號的跟蹤是不連續(xù)的。 ? 多路復(fù)用通道接收機(jī)： ? 與序貫通道接收機(jī)相似，也只有 12個(gè)信號通道。在相應(yīng)軟件控制下按時(shí)序依次對各衛(wèi)星信號進(jìn)行跟蹤量測?？杀３謱πl(wèi)星信號的連續(xù)跟蹤。 2021/6/16 3S 39 GPS定位的相關(guān)概念 GPS接收機(jī)類型 按工作原理劃分： ? 碼相關(guān)型接收機(jī)： ? 能夠產(chǎn)生與所測衛(wèi)星測距碼結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼。利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測值。 ? 平方型接收機(jī)： ? 利用載波信號的平方技術(shù)去掉調(diào)制碼，獲得載波相位測量所必需的載波信號。 ? 合型接收機(jī)： ? 綜合利用了碼相關(guān)技術(shù)和平方技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)獲得碼相位和精密載波相位觀測量。目前廣泛使用。 2021/6/16 3S 40 定位原理 ? 如何定位？ ? 測距交會原理 ? 衛(wèi)星定位涉及的兩個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù) ? 衛(wèi)星的位置 ? 接收站與衛(wèi)星的距離 222 )()()( ZZYYXX SSS ???????已知：衛(wèi)星坐標(biāo) S（ Xs,Ys, Zs）和站星距離 Dn，求站點(diǎn)的坐標(biāo)。 2021/6/16 3S 41 定位原理 測距方法 ? 雙程測距 用于電磁波測距儀 ? 單程測距 用于 GPS 2021/6/16 3S 42 定位原理 測距方法 ? 測距碼 C/A碼（測距時(shí)有模糊度） P碼 2021/6/16 3S 43 定位原理 偽距的概念及偽距測量 ? 偽距的概念？ ? 利用測距碼測定距離的基本思路： ? 其中 c為信號傳播速度（光速）； ?’ 為站星觀察距離。 ? 但由于傳播時(shí)間 ?t中包含有衛(wèi)星時(shí)鐘與接收機(jī)時(shí)鐘不同步的誤差，測距碼在大氣中傳播的延遲誤差等等，因此求得的距離值并非真正的站星幾何距離，習(xí)慣上稱之為“ 偽距 ”，用 ?’ 表示。與之相對應(yīng)的定位方法稱為 偽距法定位 。 信號傳播時(shí)間 ctc ?????? ??2021/6/16 3S 44 定位原理 偽距的概念及偽距測量 ? 偽距的測量？ ? 單程測距。 ? GPS衛(wèi)星依據(jù)自己的時(shí)鐘發(fā)出某一結(jié)構(gòu)的測距碼。 ? 測距碼經(jīng)過 ?時(shí)間傳播，達(dá)到接收機(jī)。 ? 接收機(jī)在自己的時(shí)鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測距碼：復(fù)制碼。兩組信號進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。 ? 調(diào)整接收機(jī)復(fù)制信號的時(shí)延 ?’ ，直到相關(guān)系數(shù)最大。這時(shí)，接收機(jī)所產(chǎn)生的復(fù)制碼與接收到的 GPS衛(wèi)星測距碼完全對齊。 ? 那么此時(shí)延遲時(shí)間 ?’ 即為衛(wèi)星信號傳播到接收機(jī)的時(shí)間。 2021/6/16 3S 45 定位原理 偽距的概念及偽距測量 ? 傳播時(shí)間的確定 信號傳播時(shí)間的測定 2021/6/16 3S 46 定位原理 偽距的概念及偽距測量 ? 測距中的模糊問題？ ? 如果已知待測距離大于測距碼的波長（例如 C碼測距），那么就會出現(xiàn)模糊問題。 ? 如果已知待測距離小于測距碼的波長（例如 P碼測距），那么就不會出現(xiàn)模糊問題。 ? 問題的產(chǎn)生：相關(guān)度計(jì)算中，偽隨機(jī)碼周期重復(fù)。 ? 如何考慮電離層的延遲和大氣對流層的延遲？ ? 大氣中電離層折射改正數(shù) ??I ，對流層折射改正數(shù)為 ??T . 設(shè)站星幾何距離為 ?。那么： TI ?????? ????2021/6/16 3S 47 定位原理 偽距的概念及偽距測量 ? 接收機(jī)鐘和衛(wèi)星鐘的鐘差的問題？ ? 設(shè)衛(wèi)星鐘差改正數(shù)為 Va，接收機(jī)的鐘差改正數(shù) Vb 。那么鐘差為： Va ?Vb ?？紤]鐘差后： ? 最終的偽距測量的模型： ? Va可由導(dǎo)航電文中給出的有關(guān)時(shí)間信息求得。 ? 用戶接收機(jī)中僅配備一般的石英鐘，在接收信號的瞬間， Vb不可能預(yù)先精確求得。 ? 以上公式中，有 4個(gè)未知數(shù)， 需要 4個(gè)觀測方程 ！ )()()()( 222 baTIsss VVcZZYYXX ??????????? ?????)( baTI VVc ?????? ??????2021/6/16 3S 48 定位原理 載波相位測量 1. 偽距測量的問題 ? 偽距測量的問題 ? 基于測距碼的碼元對齊，精度不高。 ? 能否采用載波作為測量信號？ ? 載波波長短： ?L1=19cm, ?L2=24cm. ? 載波相位的測量精度高： 1mm2mm。 ? 問題： ? 載波信號是周期信號，相位測量只能測定一個(gè)波長內(nèi)的相位，因而存在整周期數(shù)不確定性的問題。 2021/6/16 3S 49 定位原理 載波相位測量 2. 載波相位的測量的思路 i t ? j t ? i t ? i j t t R ? ? ? ? ? 2021/6/16 3S 50 定位原理 載波相位測量 3. 載波重建 ? 問題？ ? 接收的 GPS信號是已用相位調(diào)制的方法在載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文 ? 方案： ? 在進(jìn)行載波相位測量以前，先進(jìn)行解調(diào)工作，設(shè)法將調(diào)制在載波上的測距碼和衛(wèi)星電文去掉，重新獲得載波，這一工作稱為 重建載波 。 ? 如何重建載波？ ? 碼相關(guān)法 ? 平方法 2021/6/16 3S 51 定位原理 載波相位測量 載波調(diào)制了電文之后 變成了非連續(xù)的波 2021/6/16 3S 52 定位原理 載波相位測量 碼相關(guān)法 衛(wèi) 星 信 號 的 生 成 接 收 機(jī) 重 建 載 波 平方法 2021/6/16 3S 53 定位原理 載波相位測量
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