GPS原理、差分GPS PPT讲解

关于GPS的讨论GPS系统组成GPS卫星星座GPS卫星信号数据码（导航电文）——卫星星历、卫星时钟改正参数、卫星历书、电离层延迟改正参数、卫星的工作状态信息等。GPS定位原理GPS接收机在某一时刻同时接收3颗（或以上）的GPS卫星信号，利用码相关技术测量出接收机至这些卫星的距离（伪距），并从星历中计算出该时刻GPS卫星的三维坐标，根据距离交会原理解算出接收机的三维坐标。但是，由于卫星和接收机有时钟误差，因此GPS卫星定位应至少对4颗卫星进行观测来进行定位计算。如图所示可确定四个观测方程。2221/2111112221/2222222221/2333332221/244444[()()()]()[()()()]()[()()()]()[()()()]()xxyyzzcttdxxyyzzcttdxxyyzzcttdxxyyzzcttd距离观测值的计算tt（对C/A码或P码）误差分析与GPS卫星有关的因素SA技术卫星星历误差卫星钟差卫星信号发射天线相位中心偏差与传播途径有关的因素电离层延迟对流层延迟多路径效应与接收机有关的因素接收机钟差接收机天线相位中心误差接收机软件和硬件造成的误差差分GPS基准站流动站用两台以上的接收机同时对一组相同的卫星进行观测，以消除或减小公共误差。差分GPS可消除的误差卫星的时钟误差接收机时钟误差轨道（星历）误差的影响削弱大气折射对观测值的影响1.位置差分将基准站接收机测得的坐标值与该点的真实坐标值之间的偏差，发送给流动站接收机，用此偏差修正移动站接收机所测得的坐标值。差分类型*0*0*0XXXYYYZZZ***(,,)XYZ(,,)XYZ000(,,)XYZ2.伪距差分目前应用最广的一种差分。它是在基准站上，观测所有卫星，根据基准站的精确坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至流动站接收机来改正测量的伪距，提高定位精度。3.载波相位差分载波相位观测模型载波波长（L1=19cm,L2=24cm)比C/A码波长(C/A=293m)短得多，所以，GPS测量采用载波相位观测值可以获得比伪距（C/A码或P码）定位高得多的成果精度。发自卫星的电磁波信号：L1载波1575.42MHzL2载波1227.60MHzC/A码1.023MHzP-码10.23MHzp=29.3mL2=24cmC/A=293mL1=19cm重点难点：快速准确求解整周模糊度T0整周模糊度N0Ti整周模糊度N0整周变化数不足一周部分不足一周部分设法解算出初始整周未知数如果有周跳发生，就必须对锁定后的卫星，重新计数。对于GPS载波来说，一个整周误差将会引起19～24cm的距离误差。0,,()()[()()]()()()jjjjjjiiiiiIiTtRtcttttNttt测相伪距观测方程：0,,()()[()()]()[()()]jjjjjjiiiiiIiTfftRtfttttNtttcc或几种常用模糊度求解算法双频P码伪距法模糊度函数法(AFM)最小二乘搜索法(LSAST)最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA)快速模糊度解算法(FARA)载波相位差分又称RTK技术，是实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法。基准站将观测到的载波相位，发送给移动站，与移动站自身的载波相位观测值进行相位求差，再解算用户的位置，有单差、双差和三差三种模型。载波相位差分假设，安置在基线端点的接收机T1和T2对GPS卫星Sj和Sk，于历元t1和t2进行同步观测，则可得以下独立的载波相位观测量。其中，观测量的一般形式为：1111121221212222(),(),(),(),(),(),(),()jkjkjkjktttttttt并结合载波测相伪距观测方程：通过对这些观测量的组合可以的得到三种基本模型0,,()()[()()]()[()()]jjjjjjiiiiiIiTfftRtfttttNtttcc单差模型对相位观测值在站间求差：2121()()()jjjttt2121212010()[()()][()()][()()]jjjjjftRtRtfttttNtNtc将观测站T1和T2各自的观测方程带入上式得：卫星钟差已消除，同时可以减弱卫星的轨道误差，大气折射误差等影响2,1,2,1,[()()][()()]jjjjIITTffttttcc对相位观测值在星间求差：111()()()kjkjttt将观测站T1和T2各自的观测方程带入上式得：1111010()[()()][()()][()()]kjkjjkkjftRtRtfttttNtNtc1,1,1,1,[()()][()()]kjkjIITTffttttcc可消除接收机钟差的影响双差模型站际、星际双差2121212121()()()[()()][()()]kjkjkkjjttttttt可消除卫星钟差，接收机钟差的影响，大气层折射残差经过二次求差后也可以略去接收机数据单频接收：L1C/A码载波相位输出数据：1、NMEA0183定位信息（经度、纬度、高度）UTC时间，可视卫星状态，地面速度等2、BinaryData（二进制）卫星星历、载波相位观测值、伪距观测值