GPS卫星定位原理及其应用.ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,GPS卫星定位原理及其应用,电磁波的传播与GPS卫星的信号,11/20/2024,1,GPS卫星定位原理及其应用 电磁波的传播与GPS卫,GPS定位的基本观测量,GPS定位的基本观测量,是观测站（用户接收机天线）到GPS卫星（信号发射天线）的距离（或称为信号传播路径）。,是通过测定卫星信号在该路径上的传播时间（时间延迟），或测定卫星载波信号相位在该路径上变化的周数（相位延迟）来导出的。,11/20/2024,2,GPS定位的基本观测量GPS定位的基本观测量10/6/202,距离测定原理,Xll,Vl,Xl,lll,11/20/2024,3,距离测定原理XllVl Xl lll10/6,距离测定原理,Xll,Vl,Xl,lll,l,ll,lV,V,Vll,Vlll,X,lX,11/20/2024,4,距离测定原理XllVlXllllllllVVVllVlllX,距离测定原理,Xll,Vl,Xl,lll,Vll,11/20/2024,5,距离测定原理XllVlXllllVll10/6/20235,距离测定原理,Xll,Vl,Xl,lll,l,ll,lV,V,Vll,Vlll,X,lX,距离=传播时间 x 光速,11/20/2024,6,距离测定原理XllVlXllllllllVVVllVlllX,电磁波传播原理简述,电磁波是一种随时间 t变化的正弦（或余弦）波。其数学表达式为：,初相角,角频率,振幅,11/20/2024,7,电磁波传播原理简述电磁波是一种随时间 t变化的正弦（或余弦）,电磁波传播中常用公式的转换,11/20/2024,8,电磁波传播中常用公式的转换10/6/20238,大气层对电磁波传播的影响,根据电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为：,1.对流层,系指从地面上约40Km范围内的大气底层。,对流层具有很强的对流作用，云、雾、雨、雪、风,等主要天气现象，均出现在其中，这些对电磁波的,传播具有很大的影响。,2.电离层,约为地面上70Km以上的范围。,由于太阳和其它天体的各种射线作用，使该层的大气分子发生电离。从而具有密度较高的带电粒子，对电磁波的传播具有很大的影响。,11/20/2024,9,大气层对电磁波传播的影响根据电磁波传播的不同影响，一般可将大,对流层的处理办法,采用模型进行改正。,将对流层大气对电磁波的影响可以分为干分量和湿分量的联合影响,11/20/2024,10,对流层的处理办法采用模型进行改正。10/6/202310,减弱对流层折射改正项残差影响的主要措施,1.尽可能充分地掌握观测站周围地区的实时气象资料。,2.利用水汽辐射计，准确地测定电磁波传播路径上的水汽积累量，以便精确的计算大气湿分量的改正项。,3.利用相对定位的差分法来减弱对流层大气折射的影响。,4.完善对流层大气折射改正模型。,11/20/2024,11,减弱对流层折射改正项残差影响的主要措施1.尽可能充分地掌握观,电离层改正模型,11/20/2024,12,电离层改正模型10/6/202312,减弱电离层影响的措施,1.利用两种不同的频率进行观测,2.两观测站同步观测量求差,11/20/2024,13,减弱电离层影响的措施1.利用两种不同的频率进行观测2.两观测,GPS卫星的测距码信号,GPS卫星所发射的信号包括：,载波信号,P码（或Y码）,C/A码,数据码（又称作D码）,其中：C/A码和P码统称为测距码。,11/20/2024,14,GPS卫星的测距码信号GPS卫星所发射的信号包括：10/6/,GPS卫星信号的产生与构成的要求,1.适应多用户系统的要求,2.满足实时定位的要求,3.满足高精度定位的要求,4.满足军事保密的要求,11/20/2024,15,GPS卫星信号的产生与构成的要求1.适应多用户系统的要求10,GPS卫星的导航电文（数据码）,导航电文主要包括：,1.与卫星有关的星历,2.卫星的工作状态,3.时间系统,4.卫星钟运行状态,5.轨道摄动改正,6.大气摄动改正,7.导航信息的数据码,11/20/2024,16,GPS卫星的导航电文（数据码）导航电文主要包括：10/6/2,GPS卫星信号的构成,基 准 频 率10.23 MHz,x 154,x 120,L11575.42 MHz,L21227.60 MHz,C/A 码1.023 MHz,P(Y)码10.23 MHz,P(Y)-Code10.23 MHz,/10,50 bit/s,卫 星 信 悉 (状 态 信 悉 和 星 历),每 个 GPS 卫 星 播 发 一 组 信 号,每 组 信 号 包 括 两 个 不 同 频 率 的 载 波 信 号(L1 和 L2)、两 个 不 同 的 测 距 码 信 号(C/A 码 调 制 在 L1 载 波 上，P 码 或 Y 码 同 时 调 制 在 L1 及 L2 载 波 上)以 及 卫 星 的 轨 道 信 息,11/20/2024,17,GPS卫星信号的构成基 准 频 率10.23 MHzx 1,载波相位测距,D,=,c,T,N,载 波 相 位 观 测,载 波 L1 的 波 长 为 19 cm，L2 的 波 长为 24 cm,接 收 仪 将 接 收 到 的 卫 星 载 波 信 号的 相 位 与 其 自 身 产 生 的 参 考 载 波信 号 的 相 位 进 行 比 较,接 收 仪 开 机 后，相 位 整 周 数 未 知(带 有 整 周 模 糊 度),跟 踪 卫 星 时 间 较 长 时 距 离 的 变 化可 以 测 定 (整 周 数 保 持 不 变),T,接 收 到 的,卫 星 相 位,接 收 仪 复 制,出 的 相 位,11/20/2024,18,载波相位测距D=c TN载 波 相 位 观 测,测距码伪距测定,D=V(dT),测 距 伪 随 机 码,每 一 卫 星 播 发 一 个 伪 随 机 测 距 码 信 号，该 信 号 大 约 每 1 毫 秒 播 发 一 次,接 收 仪 同 时 复 制 出 一 个 同 样 结 构的 信 号 并 与 接 收 到 的 卫 星 信 号 进行 比 较,由 信 号 的 延 迟 时 间(dT)推 算 出 卫 星 至 接 收 仪 的 距 离,接 收 仪 时 钟 应 与 卫 星 钟 校 时,d,T,接 收 到 的,卫 星 测 距 码,接 收 仪,复 制 出 的,测 距 码,11/20/2024,19,测距码伪距测定D=V(dT)测 距 伪 随 机 码 d,