[工程科技]第五章gps定位一(編輯修改稿)
2025-02-15 07:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 op ttii i i i i ii i ii i i i ix X y Y z Z ix X y Y z Z V V c V c Vx X y Y z Z x X y Y zdX dY dZ dX dY???? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?令 真 實(shí) 的 站 星 距 離 ： ， 為 衛(wèi) 星則 站 星 距 離 的 觀 測(cè) 值 ：將 用 泰 勒 級(jí) 數(shù) 展 開 ， 保 留 一 階 項(xiàng) ， 有002 2 20 0 0 00 0 00 0 00 0 00()( ) ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )SiRii i i ii i ii i ii i ii i i ion i trop iti i i i t iZdZx X y Y z ZX X dX Y Y dY Z Z dZx X y Y z Zl m nL c V V VV l dX m dY n dZ c V L??? ? ????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ?其 中 ：；； ；令 ：； ；則 誤 差 方 程 為 ：偽距測(cè)量的誤差方程 偽距測(cè)量的測(cè)距精度一般達(dá)到測(cè)距碼波長(zhǎng)的 1／ 100， 對(duì)于 P碼約為 29cm， c／ A碼為 ， 正是由于其測(cè)距精度較低 ， 其定位精度也較低 。 特別由于美國(guó)政府對(duì) P碼保密 ， 民用偽距定位只能采用 C／ A碼 ， 定位精度不能滿足測(cè)量的需要 。 而包含在 GPS衛(wèi)星信息中的載波頻率 ,Ll=,L2＝ ，其相應(yīng)波長(zhǎng) ， λ 1＝ ， λ2＝ 。 由此可見相位測(cè)量的精度要比偽距測(cè)量的精度高得多 。 因此目前測(cè)地型 GPS接收機(jī)普遍利用載波相位測(cè)量 。 相位測(cè)量的精度可達(dá) 1～ 2mm，其相對(duì)定位精度可達(dá) 108。 167。 載波相位測(cè)量的原理 載波相位測(cè)量是測(cè)量 GPS載波信號(hào)從 GPS衛(wèi)星發(fā)射天線到 GPS接收機(jī)接收天線的傳播路程上的相位變化 ， 從而確定傳播距離的方法 。 如圖 ， 衛(wèi)星 j發(fā)射一載波信號(hào) ， 在時(shí)刻 t的相位為 φ j(t)，該信號(hào)經(jīng)過距離 ρ 到達(dá)接收機(jī) ， 其相位為 φ k， 相位變化 (φ jφ k)為其相位變化量 ， 現(xiàn) (φ jφ k)中包含整周部分與不足整周部分 。 由于載波信號(hào)是一種周期性的正弦波 ， 因此若能測(cè)定 (φ jφ k) ， 則可計(jì)算出衛(wèi)星到接收機(jī)間的距離： GPS載波相位測(cè)量的基本原理 ?S?R? ? ? ? ? ? ?SR)?S?R? ()tR? ()tS接收機(jī)根據(jù)自身的鐘在 時(shí)刻復(fù)制信號(hào)的相位tR接收機(jī)根據(jù)自身的鐘在 時(shí)刻所接收到衛(wèi)星在時(shí)刻所發(fā)送信號(hào)的相位tRtS? ? ? ? ? ? ? ? ?tR? ? ?tS理想情況 實(shí)際情況 式中：相位以周為單位， N0為整周部分， 為非整周部分， 為載波波長(zhǎng)。 ??? 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 該法是不能實(shí)現(xiàn)的 ， 因?yàn)?φ j無(wú)法測(cè)定 。 為此采用比相的方法 ， 即 GPS接收機(jī)振蕩器產(chǎn)生一個(gè)頻率和初相均與衛(wèi)星載波完全相同的基準(zhǔn)信號(hào) ， 而要測(cè)定的某一時(shí)刻的相位差即為接收機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)與接收的衛(wèi)星載波相位之差 。 圖 。 在某一時(shí)刻 ti,衛(wèi)星信號(hào)的相位等于本機(jī)振蕩器產(chǎn)生的基準(zhǔn)相位： ；相同時(shí)刻接收的 GPS衛(wèi)星信號(hào)的載波相位為 ， 則： 因此，信號(hào)傳播距離為： 由于衛(wèi)星與地球間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，接收的衛(wèi)星信號(hào)的頻率因多普勒頻移而發(fā)生變化，與基準(zhǔn)信號(hào)頻率不同。將接收的衛(wèi)星信號(hào)與產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)混頻，得到差頻的中頻信號(hào)，其相位值即為兩個(gè)信號(hào)間的相位差。因此通過測(cè)定該中頻信號(hào)的相位便可獲得所需的相位差。 載波相位測(cè)量的觀測(cè)值 (1)任一歷元的載波相位差及其觀測(cè)值 由于在 GPS信號(hào)中，在載波上調(diào)制了二進(jìn)制碼 (測(cè)距碼和導(dǎo)航電文 )，在載波相位測(cè)量之前首先進(jìn)行解調(diào)工作，采用碼相關(guān)技術(shù)或平方解調(diào)技術(shù)來恢復(fù)接收到的載波信號(hào)，稱為重建載波。碼相關(guān)技術(shù)可以在恢復(fù)載波的同時(shí)獲取測(cè)距信號(hào)與衛(wèi)星電文，但缺點(diǎn)是必須知道碼結(jié)構(gòu)。而平方解調(diào)技術(shù)只能獲得載波信號(hào)，而不需要知道測(cè)距碼的結(jié)構(gòu)。 iktijt以周計(jì)，則為： 任一歷元的相位觀測(cè)值是指某一指定時(shí)刻的載波相位差，即；接收機(jī)本機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)載波信號(hào)與接收到的衛(wèi)星信號(hào)的相位差。設(shè)接收機(jī) k在第 i個(gè)觀測(cè)歷元，對(duì)應(yīng)接收機(jī)鐘面時(shí) 接收到衛(wèi)星j的載波信號(hào)相位為： ，它等于對(duì)應(yīng)于 的發(fā)射時(shí)刻 （衛(wèi)星鐘面時(shí) )的載波相位 ，對(duì)應(yīng) 時(shí)接收機(jī)產(chǎn)生的基準(zhǔn)信號(hào)相位為 ，則第 i個(gè)歷元的相位差為： ikt)( ikjk t? ikt載波相位觀測(cè)值 ? 觀測(cè)值 ? 整周計(jì)數(shù) ? 整周未知數(shù)（整周模糊度） 載波相位觀測(cè)值 )()(~)()()(000????????FrI n tNFrI n tFriii??????通常表示為：
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