GPSGPS卫星定位基本原理一学习课程

1、GPS课程学习内容及体系GPSGPS系统组成系统组成卫星的运动和卫星星历卫星的运动和卫星星历GPSGPS信号和观测值信号和观测值定位误差源定位误差源系统工作流程系统工作流程卫星位置卫星位置卫地距离卫地距离影响定位精度影响定位精度定位定位方法空间交会空间交会5.1 概述第1页/共55页第一页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.1 概述第2页/共55页第二页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.1 概述第3页/共55页第三页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.1 概述第4页/共55页第四页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.1 概述第5页/共55页第五页，编辑于星期五：二十一点 五十

2、一分。5.1 概述第6页/共55页第六页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)()()(ttRtRjju5.1 概述第7页/共55页第七页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。绝对定位相对定位5.1 概述第8页/共55页第八页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。1）伪距定位与载波相位定位伪距定位伪距定位 采用伪距观测值，测距直接，定位精度低载波相位定位载波相位定位 采用载波相位观测值，观测值转化成距离有一定难度，定位精度高 C/A C/A码：码： 29.3m29.3m P P码：码： 2.93m2.93mL1L1载波：载波： 1.9cm1.9cmL2L2载波：载波： 2.4cm2.4cm测距精度

3、比较5.1 概述第9页/共55页第九页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。2）静态定位和动态定位l 静态定位静态定位：在定位过程中，接收机的位置是固定的，处于静止状态。(这种静止状态是相对的)l 动态定位动态定位：在定位过程中，接收机天线处于运动状态。广泛应用于动态目标的监测，导航。5.1 概述第10页/共55页第十页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。3）绝对定位和相对定位v绝对定位（单点定位）绝对定位（单点定位）：一台接收机独立确定待定点一台接收机独立确定待定点在坐标系中的绝对位置。在坐标系中的绝对位置。v相对定位相对定位：两台（或多台）接收机同两台（或多台）接收机同步观测步观测GPSGP

4、S卫星，确定它们卫星，确定它们之间的相对位置的方法。之间的相对位置的方法。5.1 概述第11页/共55页第十一页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。C第12页/共55页第十二页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。r2d1d2d3d4r1r3r45.2伪距测量第13页/共55页第十三页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.2伪距测量第14页/共55页第十四页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。CP 5.2伪距测量第15页/共55页第十五页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.2伪距测量第16页/共55页第十六页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.2伪距测量第17页/共55页第十七页，编辑

5、于星期五：二十一点 五十一分。)()(SRtT5.2伪距测量第18页/共55页第十八页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)dd()( TtSR5.2伪距测量第19页/共55页第十九页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)dd()( TtSR)(SRCCP 5.2伪距测量第20页/共55页第二十页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。tropiondd)dd(TtCCP5.2伪距测量第21页/共55页第二十一页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。2/1222)()()()()()(tZtZtYtYtXtXujujuj)(),(),(tZtYtXjjj)(),(),(tZtYtXuuu5.2伪距测

6、量第22页/共55页第二十二页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。jjjujujujjddTtCtZtZtYtYtXtXPtropion2/1222)dd( )()()()()()(5.2伪距测量第23页/共55页第二十三页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量itjtitijttR(c )2002, 黄劲松第24页/共55页第二十四页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量载波相位测量的关键技术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第25页/共55页第二十五页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。 码相关法码相关法 方法 将所接收到的调制信号（卫星信

7、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）码相关法载波相位测量的关键技术第26页/共55页第二十六页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。 平方法平方法 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）平方法载波相位测量的关键技术第27页/共55页第二十七页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)()()(kjk

8、kkkjkttt5.3伪载波测量第28页/共55页第二十八页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。jjkkjjkNttNt000000)()( )(jN05.3伪载波测量第29页/共55页第二十九页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)(Int)()()(0jijkikijkNttt5.3伪载波测量第30页/共55页第三十页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。载波相位测量原理 观测值 整周计数 整周未知数（整周模糊度）载波相位观测值)()()()()()()(0000iikjiiikkjtIntNttInttt通常表示为：以后的观测：首次观测： Int0N5.3伪载波测量第31页/共55页第三十

9、一页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。载波相位测量的特点 优点 精度高，测距精度可达0.1mm量级（对C/A码而言精度3m左右，P码约为30cm） 难点 整周未知数问题 整周技术问题0N Int5.3伪载波测量第32页/共55页第三十二页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第33页/共55页第三十三页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。(5-14)5.3伪载波测量第34页/共55页第三十四页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第35页/共55页第三十五页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)(121cbatftfcf)(215.3伪载波测量第36页/共55页第

10、三十六页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。jkbajkjjkkjkNcfcftftfcfNN210 )(Int5.3伪载波测量第37页/共55页第三十七页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。jkbajkbajkNtctcNcfcftftfcf2121111 )Int( )Int(dd)dd( )Int(00tropion021jjjbajkNPNTtCNtctc5.3伪载波测量第38页/共55页第三十八页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第39页/共55页第三十九页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第40页/共55页第四十页，编辑于星期五：二十一点 五十一

11、分。)Int(0jjkNP5.3伪载波测量)Int(0PNjkj第41页/共55页第四十一页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第42页/共55页第四十二页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第43页/共55页第四十三页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第44页/共55页第四十四页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第45页/共55页第四十五页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第46页/共55页第四十六页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。)(Int)()()(0mmjkmkmjkNttt)(Int)()()(0nnjknknjkNttt5.3伪载波测量第47页/共55页第四十七页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第48页/共55页第四十八页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第49页/共55页第四十九页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量第50页/共55页第五十页，编辑于星期五：二十一点 五十一分。5.3伪载波测量