《GPS伪距定位原理》ppt课件

1、GPSGPS伪距定位原理伪距定位原理王建强王建强东华理工大学测绘工程学院东华理工大学测绘工程学院04 八月八月 2021目录目录一、课堂回想一、课堂回想二、二、GPSGPS卫星信号卫星信号三、三、GPSGPS伪距定位原理伪距定位原理四、四、GPSGPS伪距观测方程伪距观测方程GPSGPS是什么？是什么？由美国建立的一个由美国建立的一个卫星导航定位系统，卫星导航定位系统，利用该系统，用户利用该系统，用户可以在全球范围内可以在全球范围内实现全天候、延续、实现全天候、延续、实时的三维导航定实时的三维导航定位和测速位和测速. .GPSGPS任务流程任务流程监控站监控站 地面控制部分地面控制部分空间部分

2、空间部分 用户部分用户部分1 1个主控站个主控站3 3个注入站个注入站5 5个监测站个监测站6 6个轨道个轨道2424颗卫星颗卫星20200km20200km二、二、GPSGPS卫星信号卫星信号GPSGPS卫星信号的成分卫星信号的成分载波载波测距码测距码用于测定从卫星至接纳机间间隔的二进用于测定从卫星至接纳机间间隔的二进制码制码C/AC/A码，码，P(Y)P(Y)码码粗码粗码/ /捕获码捕获码Coarse/Acquisition CodeCoarse/Acquisition Code 码元宽度码元宽度: 293.05m: 293.05m调制载波调制载波: L1: L1精码精码Precise C

3、odePrecise Code码元宽度码元宽度: 29.30m: 29.30m调制载波调制载波: L1: L1和和L2L2导航电文导航电文由由GPSGPS卫星向用户播发的一组反映卫星向用户播发的一组反映卫星空间位置、任务形状、卫星钟修卫星空间位置、任务形状、卫星钟修正参数和电离层矫正参数等重要数据正参数和电离层矫正参数等重要数据的二进制码的二进制码载波的作用和类型载波的作用和类型 作用作用搭载其它调制信号搭载其它调制信号测距测距测定多普勒频移测定多普勒频移类型类型目前目前L1 L1 ： 154 154 f0 = 1575.43MHzf0 = 1575.43MHz；19.03cm19.03cmL

4、2 L2 ： 120 120 f0 = 1227.60MHzf0 = 1227.60MHz；24.42cm24.42cm现代化后现代化后L5 L5 ：115115 f0 = 1176.45MHzf0 = 1176.45MHz；25.48cm25.48cmL119.03c mL224.42c m测距码的作用和性质测距码的作用和性质作用作用测距测距性质性质伪随机噪声码伪随机噪声码强相关性强相关性什么叫伪距什么叫伪距所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到达所测伪距就是由卫星发射的测距码信号到达GPSGPS接纳机的传播时间乘以光速所得出的量测接纳机的传播时间乘以光速所得出的量测间隔。间隔。用用C/AC/

5、A码进展丈量的伪距为码进展丈量的伪距为C/AC/A码伪距，用码伪距，用P P码丈量的伪距为码丈量的伪距为P P码伪距。码伪距。三、三、GPSGPS伪距定位原理伪距定位原理GPSGPS定位的根本原理定位的根本原理后方交会后方交会原理：经过测定到假设干知点的间隔原理：经过测定到假设干知点的间隔定位。定位。要求：要测定到要求：要测定到4 4个知点的间隔。个知点的间隔。知点知点GPSGPS卫星利用星历计算其位置卫星利用星历计算其位置测距的根本方法测距的根本方法码伪距：间隔码伪距：间隔 = = 波速波速传播时间传播时间2 2个球面相交个球面相交圆环圆环3 3个球面相交个球面相交两交点两交点4 4个球面相

6、交个球面相交独一交点独一交点ABCGPSGPS定位原理：测距交会定位原理：测距交会GPSGPS定位表示图定位表示图ACB四、四、GPSGPS伪距观测方程伪距观测方程伪距定位观测方程伪距定位观测方程伪距观测方程伪距观测方程jjjiiic tjjiit c jjjiiitt jjjiiicc t jjiicji%伪距伪距jit接纳机获取的信号传播时间接纳机获取的信号传播时间ji真实信号传播时间真实信号传播时间ji卫星到用户的几何间隔卫星到用户的几何间隔jit接纳机钟同卫星钟的偏向接纳机钟同卫星钟的偏向假设忽略卫星之间钟差影响，并思索假设忽略卫星之间钟差影响，并思索电离层、对流层折射影响，可得：电离

7、层、对流层折射影响，可得：大气影响大气影响( )( )( )jjjjiiiiic t tI tT t伪距定位观测方程伪距定位观测方程几何间隔几何间隔 与卫星坐标与卫星坐标Xs, Ys, ZsXs, Ys, Zs和接和接纳机坐标纳机坐标X,Y,ZX,Y,Z之间有如下关系：之间有如下关系：卫星坐标卫星坐标-导航电文导航电文电离层矫正电离层矫正模型模型对流层矫正对流层矫正模型模型待求参数待求参数-2222sssXXYYZZ, , ,iX Y Zt( )( )( )jjjjiiiiic t tI tT t测码伪距观测方程的常用方式如下：测码伪距观测方程的常用方式如下：伪距定位观测方程伪距定位观测方程式

8、中式中j j为卫星数，为卫星数，j j1 1，2 2，33。1/2222( )( )sssijjjiiXXYYZZc tI tT tGPSGPS卫星发出测距码经卫星发出测距码经 时间后到达接纳机时间后到达接纳机 ；接纳机产生复制码复制码测距码经过时接纳机产生复制码复制码测距码经过时延器使其延迟时间延器使其延迟时间 ；将复制码和测距码进展码相关处置，假设自相将复制码和测距码进展码相关处置，假设自相关系数关系数 ，那么，那么 ， ；码观测值丈量原理码观测值丈量原理ct ( )1R t tGPSGPS导航定位精度导航定位精度GPSGPS现代化后现代化后小结小结GPSGPS信号有三个内容信号有三个内容GPSGPS定位原理是间隔交会方法定位原理是间隔交会方法G