GPS伪距定位原理.pptx
会计学1GPS伪距定位伪距定位(dngwi)原理原理PPT课件课件第一页，共22页。GPSGPS是什么是什么(shn me)(shn me)？由美国建立的一个由美国建立的一个由美国建立的一个由美国建立的一个卫星卫星卫星卫星(wixng)(wixng)(wixng)(wixng)导航导航导航导航定位系统，利用该定位系统，利用该定位系统，利用该定位系统，利用该系统，用户可以在系统，用户可以在系统，用户可以在系统，用户可以在全球范围内实现全全球范围内实现全全球范围内实现全全球范围内实现全天候、连续、实时天候、连续、实时天候、连续、实时天候、连续、实时的三维导航定位和的三维导航定位和的三维导航定位和的三维导航定位和测速测速测速测速.第1页/共22页第二页，共22页。GPSGPS工作工作(gngzu)(gngzu)流程流程监控监控(jin kn)(jin kn)站站 地面地面控制部分控制部分空间部分空间部分 用户部分用户部分1 1个主控站个主控站3 3个注入个注入(zh r)(zh r)站站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第2页/共22页第三页，共22页。二、二、GPSGPS卫星卫星(wixng)(wixng)信号信号第3页/共22页第四页，共22页。GPSGPS卫星信号卫星信号(xnho)(xnho)的成分的成分载波载波载波载波(zib)(zib)(zib)(zib)测距码测距码测距码测距码用于测定从卫星至接收机间距离的二进用于测定从卫星至接收机间距离的二进用于测定从卫星至接收机间距离的二进用于测定从卫星至接收机间距离的二进制码制码制码制码C/AC/AC/AC/A码，码，码，码，P(Y)P(Y)P(Y)P(Y)码码码码粗码粗码/捕获码（捕获码（Coarse/Acquisition CodeCoarse/Acquisition Code）码元宽度码元宽度(kund):293.05m(kund):293.05m调制载波调制载波:L1:L1精码（精码（Precise CodePrecise 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空间位卫星向用户播发的一组反映卫星空间位置、工作状态、卫星钟修正参数和电离层改置、工作状态、卫星钟修正参数和电离层改正参数等重要数据的二进制码正参数等重要数据的二进制码第4页/共22页第五页，共22页。载波载波(zib)(zib)的作用和类型的作用和类型 作用作用作用作用搭载其它调制搭载其它调制搭载其它调制搭载其它调制(tiozh)(tiozh)(tiozh)(tiozh)信号信号信号信号测距测距测距测距测定多普勒频移测定多普勒频移测定多普勒频移测定多普勒频移类型类型类型类型目前目前目前目前L1 L1 L1 L1：154 154 154 154 f0 =1575.43MHzf0 =1575.43MHzf0 =1575.43MHzf0 =1575.43MHz；19.03cm19.03cm19.03cm19.03cmL2 L2 L2 L2：120 120 120 120 f0 =1227.60MHzf0 =1227.60MHzf0 =1227.60MHzf0 =1227.60MHz；24.42cm24.42cm24.42cm24.42cm现代化后现代化后现代化后现代化后L5 L5 L5 L5：115115115115 f0=1176.45MHzf0=1176.45MHzf0=1176.45MHzf0=1176.45MHz；25.48cm25.48cm25.48cm25.48cm第5页/共22页第六页，共22页。测距码的作用测距码的作用(zuyng)(zuyng)和性质和性质作用作用作用作用(zuyng)(zuyng)(zuyng)(zuyng)测距测距测距测距性质性质性质性质伪随机噪声码伪随机噪声码伪随机噪声码伪随机噪声码强相关性强相关性强相关性强相关性第6页/共22页第七页，共22页。什么什么(shn me)(shn me)叫伪距叫伪距所测伪距就是所测伪距就是(jish)(jish)由卫星发由卫星发射的测距码信号到达射的测距码信号到达GPSGPS接收接收机的传播时间乘以光速所得机的传播时间乘以光速所得出的量测距离。出的量测距离。用用C/AC/A码进行测量的伪距为码进行测量的伪距为C/AC/A码伪距，用码伪距，用P P码测量的伪码测量的伪距为距为P P码伪距。码伪距。第7页/共22页第八页，共22页。三、三、GPSGPS伪距定位伪距定位(dngwi)(dngwi)原理原理第8页/共22页第九页，共22页。GPSGPS定位定位(dngwi)(dngwi)的基本原理的基本原理后方交会后方交会后方交会后方交会原理：通过测定原理：通过测定原理：通过测定原理：通过测定(cdng)(cdng)(cdng)(cdng)到若干已知点的距到若干已知点的距到若干已知点的距到若干已知点的距离定位。离定位。离定位。离定位。要求：要测定要求：要测定要求：要测定要求：要测定(cdng)(cdng)(cdng)(cdng)到到到到4 4 4 4个已知点的距离。个已知点的距离。个已知点的距离。个已知点的距离。已知点已知点已知点已知点GPSGPSGPSGPS卫星（利用星历计算其位置）卫星（利用星历计算其位置）卫星（利用星历计算其位置）卫星（利用星历计算其位置）测距的基本方法测距的基本方法测距的基本方法测距的基本方法码伪距：距离码伪距：距离码伪距：距离码伪距：距离=波速波速波速波速传播时间传播时间传播时间传播时间第9页/共22页第十页，共22页。2 2个球面个球面(qimin)(qimin)相交相交圆环圆环3 3个球面个球面(qimin)(qimin)相交相交两交点两交点4 4个球面个球面(qimin)(qimin)相交相交唯一交点唯一交点ABCGPSGPS定位原理定位原理(yunl)(yunl)：测距交会：测距交会第10页/共22页第十一页，共22页。GPSGPS定位定位(dngwi)(dngwi)示意图示意图ACB第11页/共22页第十二页，共22页。四、四、GPSGPS伪距观测伪距观测(gunc)(gunc)方程方程第12页/共22页第十三页，共22页。伪距定位伪距定位(dngwi)观测方程观测方程伪距观测伪距观测(gunc)(gunc)方程方程伪距伪距接收机获取的信号传播时间接收机获取的信号传播时间真实信号传播时间真实信号传播时间卫星到用户的几何距离卫星到用户的几何距离接收机钟同卫星钟的偏差接收机钟同卫星钟的偏差第13页/共22页第十四页，共22页。如果忽略卫星之间钟差影响，并考虑如果忽略卫星之间钟差影响，并考虑(kol)(kol)电离层、对流层折射影响，可得：电离层、对流层折射影响，可得：大气大气(dq)(dq)影响影响第14页/共22页第十五页，共22页。伪距定位伪距定位(dngwi)观测方程观测方程几何距离几何距离 与卫星坐标（与卫星坐标（Xs,Ys,ZsXs,Ys,Zs）和接收机坐）和接收机坐标（标（X,Y,ZX,Y,Z）之间有如下）之间有如下(rxi)(rxi)关系：关系：卫星坐标卫星坐标(zubio)-(zubio)-导航电文导航电文电离层改正电离层改正模型模型对流层改正对流层改正模型模型待求参数待求参数-第15页/共22页第十六页，共22页。测码伪距观测方程测码伪距观测方程(fngchng)(fngchng)的常用形式如下：的常用形式如下：伪距定位观测伪距定位观测(gunc)(gunc)方程方程式中式中j j为卫星为卫星(wixng)(wixng)数，数，j j1 1，2 2，33。第16页/共22页第十七页，共22页。GPSGPS卫星发出测距码经卫星发出测距码经 时时间后到达接收机间后到达接收机 ；接收机产生复制码（复制码接收机产生复制码（复制码测距码）通过时延器使其测距码）通过时延器使其延迟时间延迟时间 ；将复制码和测距码进行码相将复制码和测距码进行码相关关(xinggun)(xinggun)处理，若自相关处理，若自相关(xinggun)(xinggun)系数系数 ，则，则 ，；码观测码观测(gunc)(gunc)值测量原理值测量原理第17页/共22页第十八页，共22页。GPSGPS导航导航(dohng)(dohng)定位精度定位精度第18页/共22页第十九页，共22页。GPSGPS现代化后现代化后第19页/共22页第二十页，共22页。小结小结(xioji)(xioji)GPSGPS信号有三个内容信号有三个内容GPSGPS定位原理是距离交会方定位原理是距离交会方法法(fngf)(fngf)GPSGPS观测方程代求参数有观测方程代求参数有4 4个个GPSGPS现代化后伪距定位精度现代化后伪距定位精度可以提高一倍可以提高一倍第20页/共22页第二十一页，共22页。思考题思考题GPSGPSGPSGPS定位为什么需要定位为什么需要定位为什么需要定位为什么需要4 4 4 4颗以上颗以上颗以上颗以上(yshng)(yshng)(yshng)(yshng)卫星卫星卫星卫星GPSGPSGPSGPS为什么采用测距码为什么采用测距码为什么采用测距码为什么采用测距码第21页/共22页第二十二页，共22页。
