第5章 定位解算原理VIP免费

第五章GPS伪距测量定位韩帅hanshuai@hit.edu.cn2014年秋季学期目录：5.1GPS伪距单点定位5.2GPS伪距差分定位5.3载波相位测量5.4载波相位测量的DGPS目录：5.1GPS伪距单点定位5.2GPS伪距差分定位5.3载波相位测量5.4载波相位测量的DGPS5.1GPS伪距单点定位(1/2)GPS全球定位系统：GPS卫星星座、地面监控系统和GPS信号接收机组成，同时决定了进行被动式定位必备的三大基本条件：导航卫星卫星运行轨道机载信号接收机导航卫星导航卫星导航定位信号5.1GPS伪距单点定位(2/2)被动式定位基本条件：(1)导航卫星及其导航定位信号由若干颗导航卫星组成导航卫星星座，每颗导航卫星同时连续不断地向全球用户发送频率高度稳定的导航定位信号，供用户接收使用。(2)导航电文每颗导航卫星用导航电文的形式实时报告位置，以便用户获取用于位置解算的动态已知点。它是由地面监控系统测定，并定期注入到各颗卫星。(3)卫星信号接收设备能接收、跟踪、变换和测量来自导航卫星的导航定位信号，能实时计算和显示出用户所需要的时间、位置和速度测量值。5.1.1GPS伪距测量(1/9)GPS被动式定位基于被动式测距原理：在测量用户至GPS卫星的距离（简称为站星距离）时，GPS信号接收机只接收来自GPS卫星的导航定位信号，不发射任何信号。被动式测距系统存在三种时间系统：(1)各颗GPS卫星的时间标准；(2)各台GPS信号接收机的时间标准；(3)统一上述两种时间标准的GPS时间系统（简称为GPS时系）。5.1.1GPS伪距测量(2/9)被动式测距系统存在三种时间系统：dtdTRSPTtcdRSc卫星时钟GPS时系用户时钟伪噪声码等效接收时元伪噪声码等效发射时元StSRTR5.1.1GPS伪距测量(3/9)当用伪噪声码（C/A码或P码）进行GPS站星距离测量时，接收机测得的从GPS卫星到信号接收天线的传播时间：T(τR)---伪噪声码从GPS卫星到达接收天线的时刻；t(τs)---伪噪声码在其GPS卫星的发射时刻。RSTtSsRRRsdTdtdTtdTt5.1.1GPS伪距测量(4/9)RRdTTdt---GPS卫星时钟相对于GPS时间系统的时间偏差。ssdttdt可依据卫星导航电文给出的星钟A系数求得，可视为已知值；dT---GPS信号接收机时钟相对于GPS时间系统的时间偏差（简称为接收机钟差）dtdTRSPTtcdRSc卫星时钟GPS时系用户时钟伪噪声码等效接收时元伪噪声码等效发射时元StSRTR5.1.1GPS伪距测量(5/9)分析：(1)是伪噪声码的真实传播时间，相应于GPS信号接收天线和GPS卫星之间的真实距离(ρ)，即，RSdRSdccdtdTRSPTtcdRSc卫星时钟GPS时系用户时钟伪噪声码等效接收时元伪噪声码等效发射时元StSRTR5.1.1GPS伪距测量(6/9)(2)GPS接收机只能够测得一个带时钟偏差(dt-dT)的传播时间τ；而不能够测得真实传播时间τd，以传播时间τ求得的距离，叫做“伪距”(P=cτ)。GPS信号接收机只能够测得带有距离偏差的站星距离——伪距(pseudo-range)。注意：伪距是带有距离偏差的站星距离。GPS信号通过电离层、对流层到达地面，若考虑到它们引起的距离偏差，则伪距为：iontropPccdtdTdd5.1.1GPS伪距测量(7/9)用伪噪声码测得的伪距为：iontropPccdtdTdd式中：P---GPS信号接收机测得的伪距；例如：当用户高程Hu<0.75km，卫星高度角E=200时，dtrop=6.349m。C(dt-dT)---时钟偏差引起的距离偏差；dion---电离层效应引起的距离偏差，对于L1其最大值可达160m，对L2而言．则达270m；dtrop---对流层引起的距离偏差，它随着用户高程及其气象要素的不同而变化。5.1.1GPS伪距测量(8/9)伪距：iontropPccdtdTdd真实位置ρ是卫星在轨位置和用户位置的函数。故用第j颗GPS卫星测得的伪距为：---第j颗GPS卫星在时元t的三维坐标，可由导航电文提供的星历算得，为已知数；,,jjjXtYtZt,,uuuXtYtZt---用户的GPS信号接收天线在时元t的三维坐标，为待求解的未知...