[工程科技]第五章gps定位一-wenkub.com
2025-01-16 07:31 本頁面
【正文】 在相對(duì)定位中，如 果基線較短（小于 20km），則有關(guān)項(xiàng)可忽略，簡(jiǎn)化成 )()]()([)()()](11[)](11)[()(0tNtTtIttctttcctcttjijipjijijijijiji?????????????????? ??)()]()([)]()([)()( 0tNtTtIcfttttftcft jijipjijijiji ???????? ????)()]()([)]()([)()( 0tNtTtIttttctt jijipjijijiji ?????? ????????167。一個(gè)整周的誤差會(huì)引起 19cm－ 24cm的距離誤 差。根據(jù)前述分析，可得衛(wèi)星發(fā)射信 號(hào)相位為 ?j(tj)與 接收機(jī) 參考信號(hào)相位為 ?i(ti)之間的 相位差 ?ij[ti]= ?ij[t(GPS)]+f[?ti(ti)?tj(ti)] 進(jìn)而有 ?ij[ti]= f ??ij +f[?ti(ti)?tj(ti)] 將 ??ij代入，略去下標(biāo)，得觀測(cè)歷元 t為根據(jù)的載波信號(hào)相位 差： )]()([)()()](11[)](11)[()( tTtIcfttftttcftctcft jipjijijijijiji ?????????? ????? ??由于載波相位測(cè)量只能測(cè)定不足一整周的小數(shù)部分 ， 如果假 定 ??ij(t0)為相應(yīng)某一起始觀測(cè)歷元 t0相位差的小數(shù)部分 ， Nij(t0)為相應(yīng)起始觀測(cè)歷元 t0載波相位差的整周數(shù) ， 于觀測(cè)歷 元 t0時(shí)的總相位差為 ?ij(t0)= ??ij(t0)+ Nij(t0)。 設(shè) fi、 fj分別為接收機(jī)震蕩器的固定參考 頻率和衛(wèi)星載波信號(hào)頻率 ， 且 fi=fj= f， 則 ?i[ti(GPS)]= ?j[tj(GPS)]+f [ti(GPS) tj(GPS)] ?ij[t(GPS)]= ?i[ti(GPS)] ?j[tj(GPS)]=f ??ij ??ij =ti(GPS) tj(GPS)是衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘同步的情況下， 衛(wèi)星信號(hào)的傳播時(shí)間，與衛(wèi)星信號(hào)的發(fā)射歷元及該信號(hào)的接收 歷元有關(guān)。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)。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。 ??? 在實(shí)際應(yīng)用中 ， 該法是不能實(shí)現(xiàn)的 ， 因?yàn)?φ j無法測(cè)定 。 167。 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＝ 。則有 tj= tj(GPS)+ ?tj， ti= ti(GPS)+ ?ti 信號(hào)從衛(wèi)星傳播到觀測(cè)站的時(shí)間為 ?tij=titj= ti(GPS) tj(GPS)+ ?ti ?tj 假設(shè)衛(wèi)星至觀測(cè)站的幾何距離為 ?ij，在忽略大氣影響的情 況下可得相應(yīng)的偽距： 當(dāng)衛(wèi)星鐘與接收機(jī)鐘嚴(yán)格同步時(shí)，上式所確定的偽距即為 站星幾何距離。 若再考慮信號(hào)穿過電離層與對(duì)流層時(shí)其速度發(fā)生變化 ， 就必須加上電離層與對(duì)流層影響的改正 。當(dāng)測(cè)距碼的波長(zhǎng)小于測(cè)定的距離時(shí) ， 存在測(cè)距模糊度的問題 。 接收機(jī)產(chǎn)生的與衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼相同的本地碼為 S(t+δt) ， δt 為接收機(jī)與衛(wèi)星鐘差 。 P碼與 c／ A碼具有良好的自相關(guān)和互相關(guān)特性 ， 在低電平情況下可以檢測(cè) ， 具有較強(qiáng)的抗干擾能力 ， 且信號(hào)功率小 、 保密性好 、 無模糊度等優(yōu)點(diǎn) 。 167。 有關(guān)整周不確定性問題 ， 通常可通過適當(dāng)數(shù)據(jù)處理而解決 ， 但將使數(shù)據(jù)處理復(fù)雜化 。 而 C/A碼觀測(cè)精度為 ， P碼為 。 1）碼相位觀測(cè)： 是測(cè)量 GPS衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)（ C/A 碼或 P碼）到達(dá)用戶接收機(jī)天線（觀測(cè)站）的傳播時(shí)間。 （ 1）采用積分多普勒計(jì)數(shù)法進(jìn)行定位時(shí)，所需觀測(cè)時(shí)間較 長(zhǎng)，一般數(shù)小時(shí)，同時(shí)觀測(cè)過程中，要求接收機(jī)的震蕩器保 持高度穩(wěn)定。 GPS衛(wèi)星信號(hào)含有多種定位信息 ， 根據(jù)不 同的要求 ， 可以從中獲得不同的觀測(cè)量 ， 主要包括： ?根據(jù)碼相位觀測(cè)得出的偽距 。 （ 4） 數(shù)據(jù)短時(shí)性：在高動(dòng)態(tài)定位場(chǎng)合 ， 要求以較短的時(shí)間如亞秒級(jí)來采集一個(gè)點(diǎn)位的定位數(shù)據(jù) 。 對(duì)于地球板塊運(yùn)動(dòng) ， 由于速度極其緩慢 ， 要求長(zhǎng)時(shí)間的數(shù)據(jù)采集才能測(cè)得動(dòng)態(tài)參數(shù) 。 （ 2） 速度多異性：根據(jù)運(yùn)動(dòng)載體的運(yùn)行速度 ， GPS動(dòng)態(tài)定位分為低中高三種定位形式 。靜止?fàn)顟B(tài)只是相對(duì)的，在衛(wèi)星大地測(cè)量中的靜止?fàn)顟B(tài)通常是指待定點(diǎn)的位置相對(duì)其周圍點(diǎn)位沒有發(fā)生變化，或變化極其緩慢，以致在觀測(cè)期內(nèi)可以忽略。 167。在以上假設(shè)下，即已知衛(wèi)星位置又同時(shí)測(cè)定到三顆衛(wèi)星的距離，即可進(jìn)行定位。 ： （ 1）若假定衛(wèi)星的位置為已知，通過一定的方法我們又準(zhǔn)確測(cè)定出地面點(diǎn) A至衛(wèi)星間的距離，那么 A點(diǎn)一定位于以衛(wèi)星為中心、以所測(cè)得距離為半徑的圓球上。若我們能同時(shí)測(cè)得點(diǎn) A至另兩顆衛(wèi)星的距離，則該點(diǎn)一定處在三圓球相交的兩個(gè)點(diǎn)上。 ：由于 GPS衛(wèi)星是分布在 2022多公里高空的運(yùn)動(dòng)載體 ，只能是在同一時(shí)間測(cè)定三個(gè)距離才可定位 ， 要實(shí)現(xiàn)同步必須具有統(tǒng)一的時(shí)間基準(zhǔn) ， 從解析幾何角度出發(fā) ， GPS定位包括確定一個(gè)點(diǎn)的三維坐標(biāo)與實(shí)現(xiàn)同步四個(gè)未知參數(shù) ， 因此必須通過測(cè)定到至少 4顆衛(wèi)星的距離才能定位 。 按參考點(diǎn)的不同位置劃分
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