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文档简介
GPS原理及其应用 (八),第四章 距离测量与GPS定位,4.1 利用测距码测定卫地距,4.1 利用测距码测定卫地距,GPS定位的基本原理,需解决的两个关键问题 如何确定卫星的位置 如何测量出站星距离,?,测距方法,双程测距 用于电磁波测距仪 单程测距 用于GPS,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距方法,测距码,C/A码(测距时有模糊度),P码,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距码,测距码测距原理,距离测定的基本思路 信号(测距码)传播时间的测定,信号传播时间的测定,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距码测距原理,测距码测距原理,利用测距码测距的必要条件 必须了解测距码的结构 利用测距码进行测距的优点 采用的是CDMA(码分多址)技术 易于捕获微弱的卫星信号 可提高测距精度 便于对系统进行控制和管理(如AS),每颗GPS卫星都采用特定的 伪随机噪声码,微弱信号的捕获,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距码测距原理,Z跟踪技术,AS P码+W码Y码 W码的码元宽度比Y码大几十倍 Z跟踪技术 原理 将相关间隔(积分间隔)限定在一个W码码元内,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 Z跟踪技术,伪距测量的特点,优点 无模糊度 缺点 精度低,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 伪距测量的特点,GPS测量的基本观测方程,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 GPS测量的基本观测方程,测距码测距的观测方程,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距码测距的观测方程,伪距测量的误差方程,距离测量与GPS定位 利用测距码测定卫地距 测距码测距的误差方程,4.2 载波相位测量,载波相位测量,距离测量与GPS定位 载波相位测量,载波相位测量的关键技术重建载波,重建载波 将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。,载波调制了电文之后 变成了非连续的波,伪距测量与载波相位测量,距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位测量的关键技术重建载波,载波相位测量的关键技术重建载波,码相关法 方法 将所接收到的调制信号(卫星信号)与接收机产生的复制码相乘。 技术要点 卫星信号(弱)与接收机信号(强)相乘。 特点 限制:需要了解码的结构。 优点:可获得导航电文,可获得全波长的载波,信号质量好(信噪比高),码相关法,距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位测量的关键技术重建载波,载波相位测量的关键技术重建载波,平方法 方法 将所接收到的调制信号(卫星信号)自乘。 技术要点 卫星信号(弱)自乘。 特点 优点:无需了解码的结构 缺点:无法获得导航电文,所获载波波长为原来波长的一半,信号质量较差(信噪比低,降低了30dB),平方法,距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位测量的关键技术重建载波,载波相位测量的关键技术重建载波,互相关(交叉相关) 方法 在不同频率的调制信号(卫星信号)进行相关处理,获取两个频率间的伪距差和相位差 技术要点 不同频率的卫星信号(弱)进行相关。 特点 优点:无需了Y解码的结构,可获得导航电文,可获得全波波长的载波,信号质量较平方法好(信噪比降低了27dB),距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位测量的关键技术重建载波,载波相位测量的关键技术重建载波,Z跟踪 方法:将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出的P码进行相关处理。 在一个W码码元内进行卫星信号(弱)与复制信号(强)进行相关。 特点 优点:无需了解Y码结构,可测定双频伪距观测值,可获得导航电文,可获得全波波长的载波,信号质量较平方法好(信噪比降低了14dB),距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位测量的关键技术重建载波,载波测距,距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波测距,GPS载波相位测量的基本原理,距离测量与GPS定位 载波相位测量 GPS载波相位测量的基本原理,理想情况,实际情况,载波相位观测值,观测值 整周计数 整周未知数(整周模糊度),载波相位观测值,距离测量与GPS定位 载波相位测量 载波相位观测值,载波相位测量的特点,优点 精度高,测距精度可达0.1mm量级 难点 整周未知数问题 整周跳变
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