現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)-西安交通大學(xué)(編輯修改稿)
2025-01-23 01:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，所以可以達(dá)到很高的精度。 載波相位測(cè)量的觀測(cè)量 是 GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號(hào)與接收機(jī)本振參考信號(hào)的 相位差 ： ? ? ? ? ? ?j j jk k k kt t t??? ? ?通常的相位或相位差測(cè)量只是測(cè)出一周以?xún)?nèi)的相位值，實(shí)際測(cè)量中，如果對(duì)整周進(jìn)行計(jì)數(shù)，則 自某一初始取樣時(shí)刻 t0以后就可以取得連續(xù)的相位測(cè)量值。 (a) Xi’an Jiaotong University K 0()jkNt 0()jkNt0()jSt()j kSt? ?jkk t??0()jk t??? ?0jkkN t t?載波相位測(cè)量原理 Xi’an Jiaotong University 載波相位測(cè)量原理 ? ? ? ? ? ?00()j j j jk k k k k k kt t N t N t t?? ? ? ? ? ?載波相位觀測(cè)量是 接收機(jī)（天線）和衛(wèi)星位置的函數(shù) ，只有得到了它們之間的函數(shù)關(guān)系，才能從觀測(cè)量中求解出接收機(jī)（或衛(wèi)星）的位置。 設(shè)時(shí)鐘振蕩頻率為 f ： (b) ? ?? ?()()()jjk k kjjkkjjkkt f t tf T T f t tf f t t??? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ?Xi’an Jiaotong University (c) ? ?? ? ,11( ) 1 ( ) 1 ( ) ( )( ) ( )j j j jk k k k kj j jk I k Tft R t R t f R t t tc c cff t t t tc?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ???? ? ???(d) ? ? ? ? 0()j j jk k kt t N t?? ? ?載波相位測(cè)量原理 衛(wèi)星信號(hào)傳播的實(shí)際時(shí)間為： ,1 1 1( ) 1 ( ) ( ) ( )1( ) ( )j j j jk k k k k k k k kjjk I k k T kR t R t R t t tc c cttc??? ? ? ???? ? ? ???????????Xi’an Jiaotong University 在相對(duì)定位中，如果基線較短（兩測(cè)站的基線距離 20km），有關(guān)幾何距離變化率的項(xiàng)可以忽略，式（ d）簡(jiǎn)化為： ? ? ? ? 0 , ,( ) ( ) ( ) ( ) ( )j j j j j jk k k k k I k Tfft R t f t t t t N t t tcc? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?測(cè)相偽距觀測(cè)方程 : ? ? ? ? 0 , ,( ) ( ) ( ) ( ) ( )j j j j j jk k k k k I k Tt R t c t t t t N t t t? ? ? ? ? ? ? ? ???? ? ? ? ? ???在實(shí)際中一般采用的是上式觀測(cè)量的各種線性組合（即差分），因此它是載波相位測(cè)量的理論基礎(chǔ)。 載波相位測(cè)量原理 Xi’an Jiaotong University ?整周未知數(shù) 的確定 —— 偽距法 0()jkNt偽距法是在進(jìn)行載波相位測(cè)量的同時(shí)又進(jìn)行了偽距測(cè)量，將偽距觀測(cè)值減去載波相位測(cè)量的實(shí)際觀測(cè)值（以長(zhǎng)度為度量）后即可得到 。但由于偽距測(cè)量的精度較低，所以要有較多的 取平均值后才能獲得正確的整波段數(shù)。 0()jkNt? ? jk?載波相位測(cè)量原理 Xi’an Jiaotong University 絕對(duì)定位和相對(duì)定位 ?絕對(duì)定位： 即單點(diǎn)定位，利用 GPS衛(wèi)星和用戶(hù)接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶(hù)接收機(jī)天線在 WGS84坐標(biāo)系中的相對(duì)于坐標(biāo)系原點(diǎn)的絕對(duì)位置。 絕對(duì)定位又分為 靜態(tài)絕對(duì)定位 和 動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位 。 ?相對(duì)定位： 用至少兩臺(tái) GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的 GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。是目前 GPS定位中精度最高的一種定位方法。 Xi’an Jiaotong University ?靜態(tài)絕對(duì)定位 通過(guò)連續(xù)地在不同歷元（天文學(xué)中的時(shí)刻）同步觀測(cè)不同的衛(wèi)星，測(cè)定衛(wèi)星至觀測(cè)站的偽距，獲得充分的觀測(cè)數(shù)據(jù)，然后對(duì)數(shù)據(jù)處理獲得觀測(cè)站的絕對(duì)坐標(biāo)。 通過(guò)將偽距測(cè)量方程 線性化 ，由觀測(cè)站同步跟蹤 4顆以上的衛(wèi)星，列出 矩陣形式 的方程組，可以從中解算出觀測(cè)站三維坐標(biāo)。 絕對(duì)定位和相對(duì)定位 ,( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )j j j j jk k k k I k Tt R t c t t c t t t t? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?偽距觀測(cè)方程的線性化： Xi’an Jiaotong University ? 令 、 分別為觀測(cè)站坐標(biāo)的近似值與改正數(shù)，設(shè) 、 、 為 t 時(shí)刻衛(wèi)星 j 的三維地心坐標(biāo)， Xk、 Yk、 Zk為觀測(cè)站的三維地心坐標(biāo)。則有： 0 0 0( , , )k k kX Y Z( , , )k k kX Y Z? ? ?()jXtjYt()jZt000k k kk k kk k kX X XY Y YZ Z Z????? ???? ?????t 時(shí)刻觀測(cè)站與衛(wèi)星 j 之間的幾何距離即為： 2 2 2 1 / 2( ) [ ( ( ) ) ( ( ) ) ( ( ) ) ]j j j jk k kR t X t X Y t Y Z t Z? ? ? ? ? ?絕對(duì)定位和相對(duì)定位 Xi’an Jiaotong University ? 對(duì) 以 為中心用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)并取一次項(xiàng)后可得： ()jRt 0 0 0( , , )k k kX Y Z 0 0 0 0( ) ( ) ( )( ) ( ( ) ) ( ) ( ) ( )j j jjjk k kR t R t R tR t R t X Y ZX Y Z? ? ?? ? ?? ? ? ?? ? ?式中： 2 2 2 1 / 20 0 0 0( ( ) ) [ ( ( ) ) ( ( ) ) ( ( ) ) ]j j j jk k kR t X t X Y t Y Z t Z? ? ? ? ? ?000000000( ) 1( ) ( ( ) ) ( )( ( ) )( ) 1( ) ( ( ) ) ( )( ( ) )( ) 1( ) ( ( ) ) ( )( ( ) )jjjkjjjjkjjjjkjRtX t X l tX R tRtY t Y m tY R tRtZ t Z n tZ R t?? ? ? ? ???? ? ? ? ???? ? ? ? ??絕對(duì)定位和相對(duì)定位 Xi’an Jiaotong University ? 觀測(cè)站與衛(wèi)星 j 的幾何距離的線性化表達(dá)式為： 0( ) ( ( ) ) ( ) ( ) ( )j j j j jk k kR t R t l t X m t Y n t Z? ? ?? ? ? ?線性化的偽距測(cè)量觀測(cè)方程為： 0,( ) ( ( ) ) [ ( ) ( ) ( ) ]( ) ( ) ( ) ( )kj j j j jkkkj j jk k I k TXt R t l t m t n t YZc t t c t t t t????? ? ? ? ? ?????????????? ? ? ?對(duì)于接收機(jī) k和衛(wèi)星 j，令： ,( ) ( ) ( ) ( )j j j jk k k I k TS t t t t? ? ? ? ?? ? ?( ) ) ( )jjkkt c t t c t t? ? ? ???絕對(duì)定位和相對(duì)定位 Xi’an Jiaotong University 由觀測(cè)站同步跟蹤 4顆衛(wèi)星，則 j＝ 1， 2， 3， 4，采用矩陣形式，則有： 111 1 10222 2 20333 3 30444 4 40( ( ) ) ( )( ) ( ) ( ) 1( ( ) ) ( )( ) ( ) ( ) 1( ( ) ) ( )( ) ( ) ( ) 1() (
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