《gps定位原理》ppt課件

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1、第五章ＧＰＳ定位原理主要內(nèi)容５.１?。牵校佣ㄎ活愋停?２　偽距法測量５.３　載波相位測量５.４　差分觀測值5.1ＧＰＳ定位類型依定位時接收機天線的運動狀態(tài)：靜態(tài)定位動態(tài)定位依定位模式：絕對定位（單點定位）相對定位差分定位依觀測值類型偽距測量（偽距法定位）載波相位測量依定位時效實時定位事后定位依確定整周模糊度的方法及觀測時段的長短：常規(guī)靜態(tài)定位快速靜態(tài)定位5.1.1靜態(tài)定位和動態(tài)定位靜態(tài)定位在定位過程中，接收機的位置是固定的，處于靜止狀態(tài)。這種靜止狀態(tài)是相對的。在衛(wèi)星大地測量學(xué)中，所謂靜止狀態(tài)，通常是指待定點的位

2、置，相對其周圍的點位沒有發(fā)生變化，或變化極其緩慢，以致在觀測期內(nèi)（數(shù)天或數(shù)星期）可以忽略。靜態(tài)定位主要應(yīng)用于測定板塊運動、監(jiān)測地殼形變、大地測量、精密工程測量、地球動力學(xué)及地震監(jiān)測等領(lǐng)域。在定位過程中，接收機天線處于運動狀態(tài)。這種運動狀態(tài)也是相對的，通常是指待定點的位置，相對其周圍的點位發(fā)生顯著的變化，或針對所研究的問題和事物來說,其狀態(tài)在觀測期內(nèi)不能認為是靜止的可以忽略。運動定位主要應(yīng)用于飛機、船舶和陸地車輛等運動載體的導(dǎo)航中。注意：針對不同的研究問題，同一對象可以在二者之間進行轉(zhuǎn)換動態(tài)定位動態(tài)定位5.1.2絕對

3、定位和相對定位絕對定位又稱單點定位，獨立確定待定點在坐標系中的絕對位置。由于目前GPS系統(tǒng)采用WGS-84系統(tǒng)，因而單點定位的結(jié)果也屬該坐標系統(tǒng)。絕對定位的優(yōu)點是一臺接收機即可獨立定位，但定位精度較差。該定位模式在船舶、飛機的導(dǎo)航，地質(zhì)礦產(chǎn)勘探，暗礁定位，建立浮標，海洋捕魚及低精度測量領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。相對定位確定同步跟蹤相同的GPS信號的若干臺接收機之間的相對位置的方法?？梢韵S多相同或相近的誤差（如衛(wèi)星鐘、衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星信號傳播誤差等），定位精度較高。但其缺點是外業(yè)組織實施較為困難，數(shù)據(jù)處理更為煩瑣。在大地測量、

4、工程測量、地殼形變監(jiān)測等精密定位領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。相對定位注意：在絕對定位和相對定位中，又都包含靜態(tài)定位和動態(tài)定位兩種方式。因此形成了動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位，動態(tài)相對定位和靜態(tài)相對定位。為縮短觀測時間，提供作業(yè)效率，近年來發(fā)展了一些快速定位方法，如準動態(tài)相對定位法和快速靜態(tài)相對定位法等。差分定位差分技術(shù)很早就被人們所應(yīng)用。它實際上是在一個測站對兩個目標的觀測量、兩個測站對一個目標的兩次觀測量之間進行求差。其目的在于消除公共項，包括公共誤差和公共參數(shù)。在以前的無線電定位系統(tǒng)中已被廣泛地應(yīng)用。差分定位采用單點定

5、位的數(shù)學(xué)模型，具有相對定位的特性（使用多臺接收機、基準站與流動站同步觀測）。5.2.1偽距測量5.2偽距法測量利用測距碼進行測距的原理基本思路:?=?·c=?t·c偽距偽距的測定方法測定偽距的示意圖偽距的測定步驟（1）衛(wèi)星依據(jù)自己的時鐘發(fā)出某一結(jié)構(gòu)的測距碼，該測距碼經(jīng)過?t時間傳播后到達接收機；（2）接收機在自己的時鐘控制下產(chǎn)生一組結(jié)構(gòu)完全相同的測距碼—復(fù)制碼，并通過時延器使其延遲時間τ；（3）將這兩組測距碼進行相關(guān)處理，直到兩組測距碼的自相關(guān)系數(shù)R(t)=1為止，此時，復(fù)制碼已和接收到的來自衛(wèi)星的測距碼對齊，復(fù)制

6、碼的延遲時間τ就等于衛(wèi)星信號的傳播時間?t；（4）將?t乘上光速c后即可求得衛(wèi)星至接收機的偽距。測距碼偽隨機噪聲碼（PRN）模二和二進制信號碼元、時間周期（TP）與長度周期（LP）運算規(guī)則：相關(guān)系數(shù):隨機噪聲的自相關(guān)性:偽隨機噪聲碼可復(fù)制性生成方式GPS的測距碼C/A碼：碼速1.023MHz,TP=1ms,LP=1023,碼元長度293.052mP碼：碼速10.23MHz,TP=266天9小時45分55.5秒,LP=235469592765000,碼元長度29.3052m。實際被截為7天一個周期，共38段，每一段賦

7、予不同的衛(wèi)星，衛(wèi)星的PRN號也由此得到。利用碼相關(guān)法測定偽距的具體實施測距碼按照某一規(guī)律編排，可以復(fù)制，每個碼都對應(yīng)著某一特定的時間（一周期內(nèi)）；碼在產(chǎn)生過程中帶有隨機誤差，且在傳播過程中由于外界干擾產(chǎn)生變形，因而僅根據(jù)測距碼中的某一標志（如某個碼的前沿）來進行量測會帶來較大誤差，利用碼相關(guān)技術(shù)在自相關(guān)系數(shù)R(t)=max的情況下來確定信號的傳播時間，實際上就是根據(jù)參加比對的n個碼來共同確定傳播時間；在自相關(guān)系數(shù)最大情況下測定的傳播時間，從某種意義上講就是用n個標志測定的信號傳播時間的平均值。這樣可以大幅度消除各種

8、隨機誤差的影響，提高測定精度。利用碼相關(guān)法測定偽距的具體實施測距碼（C/A碼、P碼等）是一種二進制編碼，由“0”和“1”組成。它通常由一個幅度為±1的矩形波來表示。根據(jù)乘法規(guī)則，兩個幅度為±1的矩形波相乘后仍得到一個幅度為±1的矩形波。兩個矩形波同號的部分乘積為+1，異號的部分乘積為-1。于是，測距碼U（t-△t）和復(fù)制碼U’（t-τ）之間的自相關(guān)系數(shù)可以表