衛(wèi)星技術(shù)課件導(dǎo)航修改(編輯修改稿)
2025-09-12 03:39 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 衛(wèi)星可以成為一種全球性用戶的時(shí)間信號(hào)源，用以進(jìn)行精確的時(shí)間比對(duì)在用 GPS信號(hào)傳遞時(shí)間時(shí)，存在著三種時(shí)間尺度（時(shí)標(biāo)）：其一為 GPS時(shí)間 ，它是一種全球性的時(shí)間信號(hào)源，用以進(jìn)行精確的時(shí)間比對(duì)；二是每顆 GPS衛(wèi)星的時(shí)鐘 ；三是用戶 接收機(jī)的時(shí)鐘 。 GPS定時(shí)的實(shí)質(zhì)是測(cè)定用戶時(shí)鐘相對(duì)于 GPS時(shí)間的偏差，并根據(jù)衛(wèi)星電文給出的有關(guān)參數(shù)，計(jì)算出世界協(xié)調(diào)時(shí)（ UTC）?GPS定時(shí)GPS測(cè)量定位 首先介紹在一個(gè)已知位置的測(cè)站上，用一臺(tái) GPS信號(hào)接收機(jī)觀測(cè)一顆 GPS衛(wèi)星，測(cè)定用戶時(shí)鐘偏差的簡(jiǎn)單原理。設(shè)某顆 GPS衛(wèi)星在時(shí)刻 發(fā)射 GPS信號(hào)初相，通過(guò)電離層和對(duì)流層所引起的附加時(shí)延 ，到達(dá)用戶接收天線的時(shí)刻為 ，則 GPS信號(hào)的傳播時(shí)間為式中 和 相對(duì)于 GPS時(shí)間之差分別為其中，?GPS定時(shí)GPS測(cè)量定位用戶的時(shí)鐘偏差上式即為 一站單機(jī)的定時(shí)方程式式中等號(hào)右端各參數(shù)均可根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航電文獲取或算得。td為 GPS信號(hào)的實(shí)際傳播時(shí)間 ,由導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星坐標(biāo)及本地測(cè)站坐標(biāo)得到距離值，除以光速計(jì)算得到。當(dāng)同時(shí)觀測(cè) 4顆 GPS衛(wèi)星時(shí)，一站單機(jī)法可以在不知測(cè)站的情況下，同時(shí)測(cè)得用戶時(shí)鐘偏差和測(cè)站坐標(biāo)。當(dāng)時(shí)鐘偏差為正值時(shí)，表示用戶時(shí)間超前于 GPS時(shí)間；為負(fù)值時(shí)表示用戶時(shí)間落后于 GPS時(shí)間?GPS定時(shí)GPS測(cè)量定位用戶的時(shí)鐘偏差若要求定時(shí)更加準(zhǔn)確，可采用如右圖所示的 共視比對(duì)定時(shí)法 ，即在兩個(gè)測(cè)站 A和 B上安一臺(tái) GPS信號(hào)接收機(jī)，在相同的時(shí)間內(nèi)觀測(cè)同一顆 GPS衛(wèi)星。通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸將測(cè)站 A的用戶鐘差送到測(cè)站 B，對(duì)兩個(gè)共視用戶的鐘差進(jìn)行比對(duì)，從而測(cè)定用戶時(shí)鐘的偏差。實(shí)驗(yàn)表明，兩個(gè)測(cè)站共同見(jiàn)到同一顆衛(wèi)星的時(shí)間并不要求嚴(yán)格同步，前后相差 20分鐘以內(nèi)對(duì)定時(shí)準(zhǔn)確度無(wú)顯著區(qū)別；由于它有效的消除了衛(wèi)星鐘差和星歷誤差的影響，達(dá)到了 177。5ns 的定時(shí)準(zhǔn)確度，所以這種方法成為目前用 GPS信號(hào)傳遞時(shí)間的主要方法。GPS測(cè)量定位?GPS衛(wèi)星測(cè)量的誤差來(lái)源252。（ 1）與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差252。（ 2）與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差252。（ 3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差GPS測(cè)量定位?（ 1）與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差252。SA? 美國(guó)政府從其國(guó)家利益出發(fā)，通過(guò) 降低廣播星歷精度 、在 GPS 基準(zhǔn)信號(hào)中加入高頻抖動(dòng)等方法，人為降低普通用戶利用 GPS 進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)的精度。252。衛(wèi)星星歷誤差? 指 廣播星歷給出的衛(wèi)星位置 與衛(wèi)星 真實(shí)位置 之間的差值。252。衛(wèi)星鐘誤差? 衛(wèi)星鐘差是 GPS衛(wèi)星上所安裝的 原子鐘的鐘面時(shí) 與 GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間 之間的誤差。252。衛(wèi)星信號(hào)發(fā)射天線相位中心偏差? GPS衛(wèi)星上 信號(hào)發(fā)射天線的標(biāo)稱相位中心 與其真實(shí)相位中心之間的差異。GPS測(cè)量定位?（ 2）與信號(hào)傳播有關(guān)的誤差252。電離層折射? 受電離層折射影響， GPS信號(hào)穿越電離層時(shí)，其路徑彎曲及速度變化導(dǎo)致信號(hào)的傳播距離與幾何距離之差。電磁波所受電離層折射的影響與電磁波的頻率以及電磁波傳播途徑上電子總含量有關(guān)。通過(guò)模型改正或雙頻觀測(cè)進(jìn)行抵消。252。對(duì)流層折射? 電磁波所受對(duì)流層折射的影響與電磁波傳播途徑上的溫度、濕度和氣壓有關(guān)。通過(guò)模型改正或相對(duì)定位進(jìn)行 修正 。252。多路徑效應(yīng)? 是指接收機(jī)天線除直接收到來(lái)自 GPS衛(wèi)星的信號(hào)外，還可能收到天線周圍地物反射來(lái)的信號(hào)。目前，還不能用模型進(jìn)行改正。GPS測(cè)量定位? （ 3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差252。 觀測(cè)誤差? 一種為接收機(jī)對(duì)信號(hào)的分辨率，約為信號(hào)波長(zhǎng)的 1%，此誤差消除不了。? 另一種為天線的安置誤差包括天線的對(duì)中與置平誤差及量取天線高的誤差。只要在觀測(cè)中認(rèn)真操作（對(duì)中、整平、量取天線高）可以盡量減少這些誤差的影響。252。 接收機(jī)的鐘差 ? 接收機(jī)鐘差是 GPS 接收機(jī)所使用的鐘的鐘面時(shí)與 GPS 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)之間的差異。對(duì)于這種誤差，一般是在數(shù)據(jù)處理中作為未知數(shù)來(lái)解出，另外在作相對(duì)定位時(shí)，也可以通過(guò)在不同衛(wèi)星之間求差來(lái)消除這部分影響。252。 天線的相位中心誤差? 接收機(jī) 接收天線的標(biāo)稱相位中心 與其真實(shí)相位中心之間的差異。 252。 載波相位測(cè)量的整周不定性誤差? 主要是指觀測(cè)中整周未知數(shù)的跳變現(xiàn)象（周跳）。GPS測(cè)量定位?（ 4）其他誤差252。地球自轉(zhuǎn)引起的誤差、地球潮汐引起的誤差252。由于 GPS 控制部分的問(wèn)題或用戶在進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)引入的誤差等252。數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對(duì)定位結(jié)果的影響無(wú) SA時(shí) C/A碼單點(diǎn)定位精度 1530 m有 SA時(shí) C/A碼單點(diǎn)定位精度 100 m軍用 P碼單點(diǎn)定位精度 3 m什么是 SA？美國(guó)政府的 GPS政策美國(guó)政府的 GPS政策?限制非特許用戶利用 GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位的能力167。 SPS與 PPSl SPS －標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（ Standard Positioning Service）? 單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度 20~ SA時(shí) ,定位精度降至：水平面內(nèi)精度 100m， 高度測(cè)量精度 150ml PPS －精密定位服務(wù)（ Precision Positioning System）? 對(duì)象為美國(guó)軍事部門和特許用戶，單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位精度可達(dá) 5～ 10m美國(guó)政府的 GPS政策167。 SA – Selective Availability（選擇可用性）l ?技術(shù) － 在廣播星歷中加入長(zhǎng)周期的干擾l ?技術(shù) － 在衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率中加入快速的抖動(dòng)l 該技術(shù)已于 2022年 5月 2日終止（但 隨時(shí)可在局部區(qū)域內(nèi)恢復(fù)實(shí)施 SA技術(shù) ）167。 AS – AntiSpoofing（反電子欺騙）l P+W?Y（ 將 P碼與 W碼進(jìn)行模二相加而形成 Y碼 ，W碼為一更加嚴(yán)格保密的二進(jìn)制碼 , 在緊急狀態(tài)下才會(huì)啟用 ）美
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