卫星载波相位定位原理模板学习教案.ppt

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1、会计学1卫星载波相位定位原理卫星载波相位定位原理(yunl)模板模板第一页，共22页。第1页/共21页第二页，共22页。第2页/共21页第三页，共22页。1.1 载波载波(zib)的定义的定义卫星钟卫星钟010.23fMHz0154f0120f11575.42fMHz 载波1L 载波2L119.03cm224.42cm21227.60fMHzGPS:1）采用两种频率的载波）采用两种频率的载波较完善地消除电离层延迟较完善地消除电离层延迟2）GPS载波载波(zib)的功能的功能传送测距码和导航电文传送测距码和导航电文用作测距信号用作测距信号第3页/共21页第四页，共22页。0.3 3m0.03 0

2、.3m119.03cm224.42cm2 3mm第4页/共21页第五页，共22页。接收到的卫星(wixng)信号调制波、相位不连续调制波、相位不连续解调去掉测距码和导航电文去掉测距码和导航电文重建(zhn jin)的载波信号码相关法码相关法平方法平方法互相关技术互相关技术Z跟踪技术跟踪技术第5页/共21页第六页，共22页。1.3 重建重建(zhn jin)载波载波(II) 接收机产生的复制接收机产生的复制(fzh)码对接收到的卫星信号再进行一次二进制相位调制，可以将测码对接收到的卫星信号再进行一次二进制相位调制，可以将测距码去掉，仅留下载波和导航电文；距码去掉，仅留下载波和导航电文； 由于载波

3、和导航电文的频率相差悬殊，可容易地用滤波器将二者分离。由于载波和导航电文的频率相差悬殊，可容易地用滤波器将二者分离。方法：方法：特点：特点：优点 可同时获得可同时获得伪距观测值伪距观测值（C/A）、导航电文和全波长的载波；、导航电文和全波长的载波； 用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的信噪比较好信噪比较好。缺点 需要知道需要知道测距码的结构。测距码的结构。第6页/共21页第七页，共22页。1.3 重建重建(zhn jin)载波载波(III)方法方法(fngf)：特点：特点：优点 不需要知道不需要知道测距码的结构。测距码的结构。缺点 平方过程中

4、平方过程中同时去掉了同时去掉了测距码和导航电文；测距码和导航电文； 恢复的是恢复的是半波长半波长载波，其整周模糊度更难确定；载波，其整周模糊度更难确定；卫星信号（弱）自乘，得到结果的卫星信号（弱）自乘，得到结果的信噪比较差信噪比较差。cosAtcosAt 卫星信号自乘卫星信号自乘222coscos 2222AAAtt第7页/共21页第八页，共22页。1.3 重建重建(zhn jin)载波载波(IV)方法方法(fngf)：特点：特点：优点 无需了解无需了解Y码的结构，码的结构，可同时获得可同时获得双频伪距观测值双频伪距观测值（C/A、P2) )、导航电文、导航电文和和全波长全波长的的L1和和L2

5、载波；载波；缺点 卫星信号卫星信号Y1（弱）与卫星信号（弱）与卫星信号Y2（弱）自乘，得到结果的（弱）自乘，得到结果的信噪比较差信噪比较差。 对对C/A码仍采用码相关法恢复全波长的码仍采用码相关法恢复全波长的L1载波；载波； 利用载波频率不同造成的电离层延迟不同，通过相关性分析得到利用载波频率不同造成的电离层延迟不同，通过相关性分析得到L1和和L2两信号的两信号的伪距差及及载波相位差；21,/2,1,()LL C ALYL YRRRR21,/21()LL C ALL Rogue SNR-x, AOA ICS-4000Z, Trimble 4000, Trimble4700第8页/共21页第九页

6、，共22页。1.3 重建重建(zhn jin)载波载波(V)方法方法(fngf)：特点：特点：优点 可可同时获得同时获得双频伪距观测值双频伪距观测值（C/A、P1、 P2) ) 、导航电文和全波长的、导航电文和全波长的L1和和L2载波；载波； 用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的信噪比较好信噪比较好。 将将P(Y)码重新分解为码重新分解为P码和码和W码；码； 接收机产生复制码，利用码相关法去掉接收机产生复制码，利用码相关法去掉P码，可获得全波长的码，可获得全波长的L1和和L2载波；载波；Ashtech Z-12, AOA Benchmark,

7、 Leica SR399 Geodetic第9页/共21页第十页，共22页。第10页/共21页第十一页，共22页。( )rrrtf t()()rerrsstttftt - 接收机振荡器产生的接收机振荡器产生的基准信号基准信号相位相位( )rrt- 接收机接收到的接收机接收到的卫星信号卫星信号相位相位( )srt()erstt( )srt( )rrtrtrtrtt卫星钟接收机钟()rrf tfttftfc ( )( )srrrtt相位差( )rrsrtt 第11页/共21页第十二页，共22页。1t00( )rFN0t时刻鉴相器整整周周模模糊糊度度111( )( )rFIntN时刻1t鉴相器多普勒

8、计数器整整周周模模糊糊度度( )rrsrtt 0tNN1t0( )rF1( )rF1( )Int01 时刻实际观测值it( )( )( )iiirtFInt( )iitN第12页/共21页第十三页，共22页。整周模糊(m hu)度 N变换变换(binhun)频率频率多级频率多级频率(pnl)单一频率只能测得只能测得不足整周部分而不足整周部分而无法得到无法得到N参数估计GPS载波相位载波相位N值值第13页/共21页第十四页，共22页。第14页/共21页第十五页，共22页。N真空中且不考虑(kol)各项误差()siontroptidrelretcNt考虑(kol)所有误差222()()()()ss

9、rssrrrxyztxyzt cN222()()()()srsrsrrsxxyyzztcNt未知参数：(,)Trrrxy z接收机位置接收机位置 - 接收机钟差接收机钟差 -rt整周模糊度整周模糊度 -N第15页/共21页第十六页，共22页。非线性222()()()()ssrssrrrxyztxyzt cN222()()()sssrrrxyyzxz 可以可以(ky)将将 在测站近似坐标在测站近似坐标 处泰勒级数展开至一阶项：处泰勒级数展开至一阶项： 00()()()XF XF XdXXdX0000(,)TrrrXxyz线性化00020220()()()()ssrsrrF Xxyyzxz()rr

10、rF XFFFXxyz0rrrxdXyzXX000rrrrrrxyzxXyz第16页/共21页第十七页，共22页。222()()()sssrrrxyyzxz0000000()()()()rsrsrrrrsrsxxyyzzxytNczt0000000()()()()rrsrsrsrXrxxyyxdXyzzzF XX00()()()XF XF XdXXdX00()=F X第17页/共21页第十八页，共22页。3.2 载波载波(zib)相位单点定位相位单点定位(I)()rriontroptiderelttcN 载波(zib)相位测量的观测精度为mm级，此时要获得高精度的定位结果需对各项误差源进行精确

11、改正。电离层误差电离层误差(wch)无电离层组合观测值无电离层组合观测值对流层误差对流层误差模型改正模型改正+参数估计参数估计其余误差其余误差模型改正模型改正22112232212f Lf LLff轨道误差和卫星钟差轨道误差和卫星钟差IGS精密星历和钟差精密星历和钟差第18页/共21页第十九页，共22页。11111222221111122222110010101000110001000010000 xyzxyznxnynznnxyzxyznxnynrnrznaaamaaamaaamaaamRaaamRaaaxmRy121212+(5)nRnnRRrrzvvvnvvc tzpdNNNv000rr

12、rrrrxyzxXyzlAxV最小二乘第19页/共21页第二十页，共22页。比较项比较项伪距定位伪距定位载波相位定位载波相位定位观测值精度观测值精度dm mmm卫星位置卫星位置广播星历广播星历精密星历精密星历卫星钟差卫星钟差广播星历广播星历精密钟差精密钟差电离层改正电离层改正模型改正、无电离组合模型改正、无电离组合无电离组合无电离组合对流层改正对流层改正模型改正模型改正模型改正模型改正+ +参数估计参数估计相对论效应相对论效应模型改正模型改正模型改正模型改正潮汐改正潮汐改正不考虑不考虑模型改正模型改正天线相位缠绕天线相位缠绕不考虑不考虑模型改正模型改正待求参数待求参数定位精度定位精度数数m m

13、 数十数十m mcm cm dm dm(,)Trrrxy zrt(,)Trrrxy zrtzpd12,nN NN第20页/共21页第二十一页，共22页。NoImage内容(nirng)总结会计学。（四）载波相位定位和伪距定位的比较。接收机产生的复制码对接收到的卫星信号再进行一次二进制相位调制，可以将测距码去掉，仅留下载波和导航电文。用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的信噪比较好。用复制码（强）去乘卫星信号（弱），得到结果的信噪比较好。无需了解Y码的结构，可同时获得(hud)双频伪距观测值（C/A、P2)、导航电文和全波长的L1和L2载波。对C/A码仍采用码相关法恢复全波长的L1载波。定位精度第二十二页，共22页。