【正文】 的已知點配備GPS接收機，并和用戶一起進行GPS觀測的話，就有可能求得各個觀測瞬間由于上述各種所造成的影響。影響GPS 實時定位精度的因素很多，其中主要有：① 衛(wèi)星星歷誤差，② 電離層延遲，③ 對流層延遲，④ 接收機鐘和衛(wèi)星鐘的誤差。差分GPS技術(shù)的發(fā)展也很迅速。 實時差分GPS是消除美國政府限制性措施所造成的危害和負面影響，大幅度提高實時定位精度的有效手段。由于全球定位系統(tǒng)在軍事上具有重要的作用因而美國決定采用SA技術(shù)（Selective Availability）和AS技術(shù)（AntiSpoofing）把未經(jīng)美國政府特許的廣大用戶的實時定位精度降低到它所允許的水平：+/100m (2drms),以免美國的利益受到損害。特別是用于精密定位的測地型接收機的出現(xiàn)，給大地測量帶來了革命性的變化，成為GPS應(yīng)用的主要分支。電源部分為主機和天線供電，可使用經(jīng)整流，穩(wěn)壓處理的、也可用蓄電池。天線通常采用全方位型的以便采集來自各個方位任意非頁字度角的衛(wèi)星信號。主機的核心為微電腦、石英振蕩器，還有相應(yīng)的輸入輸出設(shè)備和接口。地面控制的任務(wù)是保證整個系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)，包括管理和調(diào)整整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)，采集各類觀測數(shù)據(jù)，計算衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星鐘的鐘差和漂移，各項改正數(shù)和定位信息，組成電文注入衛(wèi)星存儲器，以一組原子鐘為基礎(chǔ)建立和維護一個高精度的時間系統(tǒng)。地面控制部分是整個系統(tǒng)的中樞。兩種碼都是人為編制的一組類似躁聲的信號碼，通稱為偽隨機躁聲碼。導(dǎo)航信號又分為兩種。這種可以把平面及高程同時求出，不需要平高分開的布網(wǎng)方式。因為測量點位不象經(jīng)典三角測量一樣有等級之分，不存在誤差的積累，測點可以在真正需要的地方進行，無需過渡點，點間不需要有造標，通視等問題的考慮。GPS還可全天候作業(yè)。同時，GPS實時定位速度快，可在1秒內(nèi)完成，它的抗干擾性能好、保密性強、操作簡單。GPS定位功能多、精度高,可為各類用戶連續(xù)提供動態(tài)目標的三維位置、三維航速和時間信息。目 錄第1章 緒論…………………………………………………………………………. 1第2章 差分GPS定位原理 ………………………………...……………………...2 局域差分GPS ……………………………………………………...………….2 廣域差分GPS ……………………………………………………...………….7 第3章 數(shù)據(jù)鏈與數(shù)據(jù)格式 ……………………………………..…………………..10 電臺選擇 …………………………………………………………….……….10 調(diào)制解調(diào)器 ………………………………………………………..…………11 NMEA0183數(shù)據(jù)格式 …………………………………………….………….11 RTCM104數(shù)據(jù)格式 ……………………………………………..…………12第4章 南方NGK500型實時動態(tài)GPS測量系統(tǒng)簡介 ………………..…….. ..15第5章 系統(tǒng)功能概述 ………………………………………...…………………….17 靜態(tài)相對定位模式 …………………………………………………………..17 快速靜態(tài)相對定位模式 ……………………………………………………….17 RTD作業(yè)模式 ……………………………………………................................18 實時動態(tài)作業(yè)模式 …………………………………………………………….18第6章 應(yīng)用實例 …………………………………………...………………..............19 ………………………..……………….19 …………………………………………23總結(jié) …………………………………………………………………….……………….24致謝………………………………………………………………………………………25參考文獻 ………………………………………………...……………………………...26 第一章 緒論 一． 引言 GPS(Global Position System)全球定位系統(tǒng)是以衛(wèi)星為基礎(chǔ)的無線電導(dǎo)航系統(tǒng)，可為航空、航天、陸地、海洋等用戶提供三維導(dǎo)航，定位和定時，GPS是美國國防部在本世紀80年代推出的，是由其60年代研制的海軍航海衛(wèi)星NNSS具有厘米機Doppler定位系統(tǒng)發(fā)展起來的。實際上是無法直接測量出任何信號的瞬時相位值。（10～30）cm級；差分 GPS定位已將衛(wèi)星鐘誤差和星歷誤差消除，并將電離層延遲和對流層延遲誤差消除，定位精度大大提高。成都電子機械高等專科學(xué)校 通信工程系畢業(yè)設(shè)計(論文)畢業(yè)設(shè)計（論文）專 業(yè) 通信技術(shù) 班 次 姓 名 指導(dǎo)老師 成都電子機械高等?？茖W(xué)校 二0一0年 5月20日1成都電子機械高等?？茖W(xué)校 通信工程系畢業(yè)設(shè)計論文南方NGK500雙頻RTK技術(shù)原理及應(yīng)用 [摘要]： RTK是英文Real Time Kinematics（實時動態(tài)）快速定位的縮寫，其特點是以載波相位為觀測值的實時動態(tài)差分GPS定位系統(tǒng)，其平面定位精度為177。（1～10）cm級，高程定位精度為177。載波相位觀測量理論上是GPS信號在接收時刻的瞬時載波相位值。因此這里所說的載波相位觀測量實際上是衛(wèi)星信號與接收機的本地信號之間的相位差。GPS空間星座由24顆星組成，分布在6個等間隔的軌道面上，衛(wèi)星同時發(fā)射兩種信號叫做C/A碼（粗碼）及P碼（精碼），保證在任何地方任何時刻都能夠觀測到4顆至9顆高角度大于10度的GPS衛(wèi)星，這就是說隨時隨地都可以測得對面上或?qū)γ嫔峡盏狞c位的三維坐標，從而保障全球、 全天候連續(xù).、實時.、動態(tài)導(dǎo)航.、定位。目前，單點實時定位精度為+/15~100米，靜態(tài)相對定位為 ，,授時10納秒。兩觀測點間不需通視，對于等級大地點節(jié)省了造標費用，此項費用可占總測量費用的30%~50%。GPS定位系統(tǒng)由于其定位的高度靈活性和常規(guī)測量無法比擬的高精度，成為測量學(xué)科中革命性的變化。而且觀測點位又與重力場發(fā)生關(guān)系，避免了復(fù)雜的歸算。GPS衛(wèi)星發(fā)射的是一對相干波，作為載波載有兩類調(diào)制信號，一類為導(dǎo)航信號，另一類為電文信號。前者信號編碼1ms重復(fù)一次，用來快速捕捉導(dǎo)航信號，故稱捕捉碼，按設(shè)計僅用于粗略定位，又稱粗碼（C/A碼）；后者七天重復(fù)一次，且各顆衛(wèi)星不同,碼的變化結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，不易捕捉,但能用于精密定位,故稱精碼(P碼)。電文信號同時以50bit/s的速度調(diào)制，電文內(nèi)容包括衛(wèi)星星歷表、各項改正數(shù)和衛(wèi)星工作狀態(tài)等。它由一個主控站、若干個跟蹤站和注入站所組成。用戶接收機部分由主機、電源和天線組成。專用軟件控制下主機進行作業(yè)衛(wèi)星選擇、數(shù)據(jù)采集、加工、處理、傳輸和存儲，對整個設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)進行檢查、報警和非致命故障的排除，承擔整個接收系統(tǒng)的自動管理。由于衛(wèi)星信號較弱，在天線基座中有一個前置放大器，將信號放大后，再由同軸電纜饋入主機。從GPS的提出到1993年建成，經(jīng)歷了20年，實踐證實，GPS對人類活動影響極大，應(yīng)用價值極高，它從根本上解決了人類在地球上的導(dǎo)航和定位問題，可以滿足不同用戶的需要。第2章 差分GPS定位原理 根據(jù)觀測瞬間GPS衛(wèi)星在空間的位置以及接收機所得的至這些衛(wèi)星的距離，并加上大氣傳播延遲各項改正后，即可用距離交會的方法求得該瞬間接受機的位置。然而對于許多應(yīng)用領(lǐng)域來講（例如飛機的進場和著陸、地面車輛的導(dǎo)航和調(diào)度管理、資源勘探調(diào)查、災(zāi)害救助等），上述精度就顯得過低，無法滿足用戶要求，從而限制了GPS的應(yīng)用范圍。至1993年5月止，在全球已建立了20個向社會各界開放的商業(yè)差分GPS服務(wù)系統(tǒng)。從早期僅僅能提供位置改正數(shù)，偽距改正數(shù)到目前能將各種誤差分離開來向用戶提供衛(wèi)星星歷改正，衛(wèi)星鐘改正以及電離層延遲模型和對流層延遲模型。這些誤差從總體上講都具有較好的空間相關(guān)性，也就是說對于相距不太遠的各個測站來講上述誤差所產(chǎn)生的影響基本上是相同的。如果已知點還能將這些偏差值通過無線電通訊的手段即刻播發(fā)給在附近工作的用戶的話，那么這些用戶的定位精度就能大為改善。差分實時定位技術(shù)基本上可分為兩種類型，即局域差分GPS和廣域差分GPS。它的作用范圍較小，一般為150Km之內(nèi)。以下分別給與介紹： 局域差分GPS局域差分GPS（Local Area Differential GPS，簡寫為LADGPS）實時定位技術(shù)是由基準站、數(shù)據(jù)通訊鏈和用戶站組成。以下不特別說明都是指局域差分。但目前新型GPS接收機可以收到由P碼改變的Y碼在兩個頻道之差(Y1Y2)，由此可間接得到L2的偽距而無需破譯P碼。 D：地面站至GPS衛(wèi)星間距離的最或是值。 b：衛(wèi)星鐘差。 n：測定偽距的噪聲。 rY1Y2：用互相關(guān)技術(shù)辨認在L1和L2頻道上的(Y1Y2)值，導(dǎo)出相應(yīng)的 偽距。這時主站向用戶站提供的偽距差分信息為rc/r和他的變率。用戶站后續(xù)的計算模式類同于GPS單點定位，只是對用戶站測到的偽距，須利用上述差分信息進行相應(yīng)改正?？傊畟尉嗖罘值挠行ё饔镁嚯x實際上取決于主站和用戶站二者誤差的時空相關(guān)程度，在平原和丘陵地區(qū)，這一差分改正信號的有效覆蓋距離一般不大于100—150公里，相對主站的定位精度在510米。 Ψ：表示φ對應(yīng)的距離量。N：載波相位整周數(shù)。利用載波相位差分進行實時GPS定位是當前研究的熱點。類似于（13）式，載波相位的差分改正： Ψc=D/λNΨ （15）式中符號意義同（14）。由于相位差分定位精度很高，還顧及主站的鐘差，因此RTCM（無線電技術(shù)委員會海洋組）推薦在傳送相位差分信息同時，也應(yīng)考慮傳送鐘差改正及其變率的信息。若遇到一個周跳，可以重新設(shè)置開始新一輪的平滑過濾。設(shè)相距觀測值Ψ和偽距差觀測值r已作電離層、對流層改正，設(shè)在GPS相鄰歷元i1和i有相應(yīng)觀測值Ψi1，Ψi和Ri1，Ri，則用以下遞推公式推算由載波相位的相距來改善偽距的精度： Ri=（k1）（Ri1 +△Ψi）/k + Ri/k （16）式中： △Ψi =Ψi Ψi1 （17）k是一個給定的常數(shù)，決定上述回歸過濾技術(shù)的速率，其他符號意義同前。以上的平滑過濾技術(shù)適用于單頻道接收到的偽距，如RL1。利用這類差分的定位精度在35m。式中可求得消除電離層影響的相位 Ψt=α1ΨL1+α2ΨL2 （113）式中α1=f12/（f21f22） α2=f1f2/（f12f22） （114）式中f1和f2分別表示相應(yīng)于L1和L2頻道上載波的頻率。若在沒有周跳情況下，在GPS歷元i的偽距Ri的最優(yōu)估計值Ri可以由以下各式得到，先求當I=0（起始歷元）時的偽距。由式（115）中不同i所對應(yīng)不同的R0，算得平均值 R0=∑nI=0[Ri∑Ij=1（△Ψj]/n (116)由此可得歷元i時偽距的最優(yōu)估計 RiΛ= R0 ∑Ij=1（△Ψj） （117）用這一方法求得的偽距精度較高，在不同衛(wèi)星高度角時。利用這種差分定位精度可以達到13m。所不同的是，發(fā)送改正數(shù)的具體具體內(nèi)容不一樣，其差分精度也不同。但為了可靠地求出相位模糊度，要求靜止觀測一兩個小時或更長時間。于是探求快速測量的方法應(yīng)運而生。這些技術(shù)的應(yīng)用對推動精密GPS測量起了促進作用。差分GPS的出現(xiàn)，能夠?qū)崟r給定載體的位置，精度為米級，滿足了領(lǐng)航，水下測量等工程的要求。隨之而來的是更加精密的測量技術(shù)——載波相位差分技術(shù)。與偽距差分原理相同，由基準站通過數(shù)據(jù)鏈實時將載波觀測量及站坐標信息一同傳送給用戶站。實現(xiàn)載波相位差分GPS的方法分為兩類：修正法和差