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    GPS定位原理
    作者:    發(fā)布于:2013-08-30 18:13:23    文字:【】【】【
      GPS接收機可接收到可用于授時(shí)的準確至納秒級的時(shí)間信息;用于預報未來(lái)幾個(gè)月內衛星所處概略位置的預報星歷;用于計算定位時(shí)所需衛星坐標的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個(gè)衛星不同,隨時(shí)變化);以及GPS系統信息,如衛星狀況等。
      GPS接收機對碼的量測就可得到衛星到接收機的距離,由于含有接收機衛星鐘的誤差及大氣傳播誤差,故稱(chēng)為偽距。對0A碼測得的偽距稱(chēng)為UA碼偽距,精度約為20米左右,對P碼測得的偽距稱(chēng)為P碼偽距,精度約為2米左右。
      GPS接收機對收到的衛星信號,進(jìn)行解碼或采用其它技術(shù),將調制在載波上的信息去掉后,就可以恢復載波。嚴格而言,載波相位應被稱(chēng)為載波拍頻相位,它是收到的受多普勒頻 移影響的衛星信號載波相位與接收機本機振蕩產(chǎn)生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時(shí)刻量測,保持對衛星信號的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開(kāi)始觀(guān)測時(shí)的接收機和衛星振蕩器的相位初值是不知道的,起始歷元的相位整數也是不知道的,即整周模糊度,只能在數據處理中作為參數解算。相位觀(guān)測值的精度高至毫米,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相對定位、并有一段連續觀(guān)測值時(shí)才能使用相位觀(guān)測值,而要達到優(yōu)于米級的定位 精度也只能采用相位觀(guān)測值。
      按定位方式,GPS定位分為單點(diǎn)定位和相對定位(差分定位)。單點(diǎn)定位就是根據一臺接收機的觀(guān)測數據來(lái)確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀(guān)測量,可用于車(chē)船等的概略導航定位。相對定位(差分定位)是根據兩臺以上接收機的觀(guān)測數據來(lái)確定觀(guān)測點(diǎn)之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀(guān)測量也可采用相位觀(guān)測量,大地測量或工程測量均應采用相位觀(guān)測值進(jìn)行相對定位。
      在GPS觀(guān)測量中包含了衛星和接收機的鐘差、大氣傳播延遲、多路徑效應等誤差,在定位計算時(shí)還要受到衛星廣播星歷誤差的影響,在進(jìn)行相對定位時(shí)大部分公共誤差被抵消或削弱,因此定位精度將大大提高,雙頻接收機可以根據兩個(gè)頻率的觀(guān)測量抵消大氣中電離層誤差的主要部分,在精度要求高,接收間距離較遠時(shí)(大氣有明顯差別),應選用雙頻接收機。
      在定位觀(guān)測時(shí),若接收機相對于地球表面運動(dòng),則稱(chēng)為動(dòng)態(tài)定位,如用于車(chē)船等概略導航定位的精度為30一100米的偽距單點(diǎn)定位,或用于城市車(chē)輛導航定位的米級精度的偽距差分定位,或用于測量放樣等的厘米級 的相位差分定位(RTK),實(shí)時(shí)差分定位需要數據鏈將 兩個(gè)或多個(gè)站的觀(guān)測數據實(shí)時(shí)傳輸到一起計算。 在定位觀(guān)測時(shí),若接收機相對于地球表面靜止,則稱(chēng)為靜態(tài)定位,在進(jìn)行控制網(wǎng)觀(guān)測時(shí),一般均采用這種 方式由幾臺接收機同時(shí)觀(guān)測,它能最大限度地發(fā)揮GPS的定位精度,專(zhuān)用于 這種目的的接收機被稱(chēng)為大地型接收機,是接收機中性能最好的一類(lèi)。目前,GPS已經(jīng)能夠達到地殼形變觀(guān)測的精度要求,IGS的常年觀(guān)測臺站已經(jīng)能構成毫米級的全球坐標框架。
     
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