1、IRM第 05讲补充GPS卫星定位原理 GPS的定位实质： 把卫星视为 “ 动态 ” 的 控制点，在已知其瞬时 坐标的条件下，进行空 间距离后方交会，确定 用户接收机天线所处的 位置。 第三章 GPS卫星定位原理第一节 概述 定位方式：按接收机天线所处的状态不同（ 1）静态定位 （ 2）动态定位按参考点位置的不同（ 1）单点定位 （ 2）相对定位。 动态定位 ： 在定位过程中，接收机位于运动着的载体，天线也处于运动状态的定位。第三章 GPS卫星定位原理按照接收机载体的运动速度：（ 1）低动态（几十米 /秒）（ 2）中等动态（几百米 /秒）（ 3）高动态（几千米 /秒）第三章 GPS卫星定位原理
2、静态定位与动态定位的不同点 :动态定位：可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量 中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。静态定位： 可测定一个动点的实时位置、运动载体的状态参数。如速度、时间和方位等。第二节：伪距测量原理 GPS卫星到用户接收机的观测距离，由于各种误差源的影响，并非真实的反应卫星到用户接收机的几何距离，而是含有误差，这种带有误差的 GPS观测距离称为伪距。由于卫星信号含有多种定位方法，根据不同的要求和方法，可获得不同的观测量： （ 1）测码伪距观测量 （ 2）测相伪距观测量 （ 3）多普勒积分计数伪距量 （ 4）干涉法测量时间延迟第三章 GPS卫星定位原理1、测码伪距测
3、量符号约定： tj(GPS)为卫星 sj发射信号时的理想 GPS时刻， ti(GPS)为接收机 Ti收到该卫星信号时的理想 GPS时刻， tj为卫星 sj发射信号时的卫星钟时刻， ti为接收机 Ti收到该卫星信号时的接收机钟时刻。 tij为卫星信号到达观测站的传播时间。 tj为卫星钟相对理想 GPS时的钟差， ti为接收机钟相对理想 GPS时的钟差。则有tj= tj(GPS)+ tj， ti= ti(GPS)+ ti 信号从卫星传播到观测站的时间为tij=ti-tj= ti(GPS) - tj(GPS)+ ti- tj 第三章 GPS卫星定位原理第三章 GPS卫星定位原理假设卫星至观测站的几何
4、距离为 ij，在忽略大气影响的情况下可得相应的伪距：当卫星钟与接收机钟严格同步时，上式所确定的伪距即为站星几何距离。通常 GPS卫星的钟差可从卫星发播的导航电文中获得，经钟差改正后，各卫星之间的时间同步差可保持在 20ns以内。如果忽略卫星钟差影响，并考虑电离层、对流层折射影响，可得测码伪距观测方程的常用形式 :2、测相伪距测量（ 1） .卫星载波信号的相位与传播时间假设以理想的 GPS时为准，卫星 sj在历元 tj(GPS)发射的载波信号相位为 jtj(GPS)，而接收机在历元 ti(GPS)的参考载波相位为 iti(GPS)，则其相位差为ijt(GPS)= iti(GPS)- jtj(GP
5、S)。对于稳定度良好的震荡器，相位与频率的关系可表示为 (t+ t)= (t)+f t。设 fi、 fj分别为接收机震荡器的固定参考频率和卫星载波信号频率，且 fi=fj= f，则iti(GPS)= jtj(GPS)+f ti(GPS) - tj(GPS)ijt(GPS)= iti(GPS)- jtj(GPS)=f ij第三章 GPS卫星定位原理ij =ti(GPS) - tj(GPS)是卫星钟与接收机钟同步的情况下，卫星信号的传播时间，与卫星信号的发射历元及该信号的接收历元有关。由于卫星信号的发射历元一般是未知的，为了实际应用，需根据已知的观测历元来分析信号的传播时间。假设 ijti(GPS) , tj(GPS)为站星之间的几何距离，在忽略大气折射影响后有ij= ijti(GPS) , tj(GPS)/c由于 tj(GPS) =ti(GPS) - ij ，将上式按级数展开得第三章 GPS卫星定位原理上式中二次项影响很小可忽略，并考虑接收机的钟差，可得以观测历元 ti为根据的表达式：上式的计算可采用迭代法，并略去二次项如果顾及大气折射影响，则卫星信号的传播时间最终表达为第三章 GPS卫星定位原理
