衛(wèi)星技術(shù)課件導(dǎo)航修改(編輯修改稿)
2024-09-12 03:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 衛(wèi)星可以成為一種全球性用戶的時間信號源，用以進行精確的時間比對在用 GPS信號傳遞時間時，存在著三種時間尺度（時標(biāo)）：其一為 GPS時間 ，它是一種全球性的時間信號源，用以進行精確的時間比對；二是每顆 GPS衛(wèi)星的時鐘 ；三是用戶 接收機的時鐘 。 GPS定時的實質(zhì)是測定用戶時鐘相對于 GPS時間的偏差，并根據(jù)衛(wèi)星電文給出的有關(guān)參數(shù)，計算出世界協(xié)調(diào)時（ UTC）?GPS定時GPS測量定位 首先介紹在一個已知位置的測站上，用一臺 GPS信號接收機觀測一顆 GPS衛(wèi)星，測定用戶時鐘偏差的簡單原理。設(shè)某顆 GPS衛(wèi)星在時刻 發(fā)射 GPS信號初相，通過電離層和對流層所引起的附加時延 ，到達用戶接收天線的時刻為 ，則 GPS信號的傳播時間為式中 和 相對于 GPS時間之差分別為其中，?GPS定時GPS測量定位用戶的時鐘偏差上式即為 一站單機的定時方程式式中等號右端各參數(shù)均可根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航電文獲取或算得。td為 GPS信號的實際傳播時間 ,由導(dǎo)航電文中的衛(wèi)星坐標(biāo)及本地測站坐標(biāo)得到距離值，除以光速計算得到。當(dāng)同時觀測 4顆 GPS衛(wèi)星時，一站單機法可以在不知測站的情況下，同時測得用戶時鐘偏差和測站坐標(biāo)。當(dāng)時鐘偏差為正值時，表示用戶時間超前于 GPS時間；為負(fù)值時表示用戶時間落后于 GPS時間?GPS定時GPS測量定位用戶的時鐘偏差若要求定時更加準(zhǔn)確，可采用如右圖所示的 共視比對定時法 ，即在兩個測站 A和 B上安一臺 GPS信號接收機，在相同的時間內(nèi)觀測同一顆 GPS衛(wèi)星。通過無線數(shù)據(jù)傳輸將測站 A的用戶鐘差送到測站 B，對兩個共視用戶的鐘差進行比對，從而測定用戶時鐘的偏差。實驗表明，兩個測站共同見到同一顆衛(wèi)星的時間并不要求嚴(yán)格同步，前后相差 20分鐘以內(nèi)對定時準(zhǔn)確度無顯著區(qū)別；由于它有效的消除了衛(wèi)星鐘差和星歷誤差的影響，達到了 177。5ns 的定時準(zhǔn)確度，所以這種方法成為目前用 GPS信號傳遞時間的主要方法。GPS測量定位?GPS衛(wèi)星測量的誤差來源252。（ 1）與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差252。（ 2）與信號傳播有關(guān)的誤差252。（ 3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差GPS測量定位?（ 1）與 GPS衛(wèi)星有關(guān)的誤差252。SA? 美國政府從其國家利益出發(fā)，通過 降低廣播星歷精度 、在 GPS 基準(zhǔn)信號中加入高頻抖動等方法，人為降低普通用戶利用 GPS 進行導(dǎo)航定位時的精度。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 與 GPS 標(biāo)準(zhǔn)時間 之間的誤差。252。衛(wèi)星信號發(fā)射天線相位中心偏差? GPS衛(wèi)星上 信號發(fā)射天線的標(biāo)稱相位中心 與其真實相位中心之間的差異。GPS測量定位?（ 2）與信號傳播有關(guān)的誤差252。電離層折射? 受電離層折射影響， GPS信號穿越電離層時，其路徑彎曲及速度變化導(dǎo)致信號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)。通過模型改正或雙頻觀測進行抵消。252。對流層折射? 電磁波所受對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)。通過模型改正或相對定位進行 修正 。252。多路徑效應(yīng)? 是指接收機天線除直接收到來自 GPS衛(wèi)星的信號外，還可能收到天線周圍地物反射來的信號。目前，還不能用模型進行改正。GPS測量定位? （ 3）與接收設(shè)備有關(guān)的誤差252。 觀測誤差? 一種為接收機對信號的分辨率，約為信號波長的 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中與置平誤差及量取天線高的誤差。只要在觀測中認(rèn)真操作（對中、整平、量取天線高）可以盡量減少這些誤差的影響。252。 接收機的鐘差 ? 接收機鐘差是 GPS 接收機所使用的鐘的鐘面時與 GPS 標(biāo)準(zhǔn)時之間的差異。對于這種誤差，一般是在數(shù)據(jù)處理中作為未知數(shù)來解出，另外在作相對定位時，也可以通過在不同衛(wèi)星之間求差來消除這部分影響。252。 天線的相位中心誤差? 接收機 接收天線的標(biāo)稱相位中心 與其真實相位中心之間的差異。 252。 載波相位測量的整周不定性誤差? 主要是指觀測中整周未知數(shù)的跳變現(xiàn)象（周跳）。GPS測量定位?（ 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 控制部分的問題或用戶在進行數(shù)據(jù)處理時引入的誤差等252。數(shù)據(jù)處理軟件的算法不完善對定位結(jié)果的影響無 SA時 C/A碼單點定位精度 1530 m有 SA時 C/A碼單點定位精度 100 m軍用 P碼單點定位精度 3 m什么是 SA？美國政府的 GPS政策美國政府的 GPS政策?限制非特許用戶利用 GPS進行導(dǎo)航定位的能力167。 SPS與 PPSl SPS －標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（ Standard Positioning Service）? 單點實時定位精度 20~ SA時 ,定位精度降至：水平面內(nèi)精度 100m， 高度測量精度 150ml PPS －精密定位服務(wù)（ Precision Positioning System）? 對象為美國軍事部門和特許用戶，單點實時定位精度可達 5～ 10m美國政府的 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l 該技術(shù)已于 2022年 5月 2日終止（但 隨時可在局部區(qū)域內(nèi)恢復(fù)實施 SA技術(shù) ）167。 AS – AntiSpoofing（反電子欺騙）l P+W?Y（ 將 P碼與 W碼進行模二相加而形成 Y碼 ，W碼為一更加嚴(yán)格保密的二進制碼 , 在緊急狀態(tài)下才會啟用 ）美
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