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GPS定位原理
作者:    發布于:2013-08-30 18:13:23    文字:【】【】【
  GPS接收機可接收到可用于授時的準確至納秒級的時間信息;用于預報未來幾個月內衛星所處概略位置的預報星歷;用于計算定位時所需衛星坐標的廣播星歷,精度為幾米至幾十米(各個衛星不同,隨時變化);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,故稱為偽距。對0A碼測得的偽距稱為UA碼偽距,精度約為20米左右,對P碼測得的偽距稱為P碼偽距,精度約為2米左右。
  GPS接收機對收到的衛星信號,進行解碼或采用其它技術,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生信號相位之差。一般在接收機鐘確定的歷元時刻量測,保持對衛星信號的跟蹤,就可記錄下相位的變化值,但開始觀測時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、并有一段連續觀測值時才能使用相位觀測值,而要達到優于米級的定位 精度也只能采用相位觀測值。
  按定位方式,GPS定位分為單點定位和相對定位(差分定位)。單點定位就是根據一臺接收機的觀測數據來確定接收機位置的方式,它只能采用偽距觀測量,可用于車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測數據來確定觀測點之間的相對位置的方法,它既可采用偽距觀測量也可采用相位觀測量,大地測量或工程測量均應采用相位觀測值進行相對定位。
  在GPS觀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,在定位計算時還要受到衛星廣播星歷誤差的影響,在進行相對定位時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頻率的觀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(大氣有明顯差別),應選用雙頻接收機。
  在定位觀測時,若接收機相對于地球表面運動,則稱為動態定位,如用于車船等概略導航定位的精度為30一100米的偽距單點定位,或用于城市車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),實時差分定位需要數據鏈將 兩個或多個站的觀測數據實時傳輸到一起計算。 在定位觀測時,若接收機相對于地球表面靜止,則稱為靜態定位,在進行控制網觀測時,一般均采用這種 方式由幾臺接收機同時觀測,它能最大限度地發揮GPS的定位精度,專用于 這種目的的接收機被稱為大地型接收機,是接收機中性能最好的一類。目前,GPS已經能夠達到地殼形變觀測的精度要求,IGS的常年觀測臺站已經能構成毫米級的全球坐標框架。
 
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