1、（完整word版）GPS衛星走位原理.編輯整理:尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心,本文檔內容是由我和我的同事精心編輯整理后發布的，發布之前我們 對文中內容迸行仔細校對，但是難免會有疏漏的地方，但是任然希望（完整word版）GPS衛星 定位原理）的內容能夠給您的工作和學習帶來便利。同時也真誠的希望收到您的建議和反饋，這 將是我們進步的源泉,前進的動力。本文可編輯可修改,如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時查閱,最后祝您生活愉快業績進步,以 下為（完整word版）GPS衛星定位原理的全部內容。GPS衛星定位原理GPS測量定位涉及很復雜的數學計算，而這些計算都由專門的軟件來處理，所以 面對非測繪

2、專業的讀者，以下只列出簡單的原理公式.5o 1 GPS衛星定位基本原理利用三個以上衛星的已知空間位置，用空間距離交會法，求得地面待定點（接收 機的位置,這就是GPS衛星定位的基本原理（圖2-23但考慮到各種誤差的影響，為 了達到定位精度要求，至少需要同步觀測4顆以上的衛星.衛星是高速運行的動態已知點，衛星的實時位置是由導航電文解算的，只要實時 測量出測站（接受機天線中心至衛星間的距離，就可以進行測站點的定位。公式如 下：式中（xJ,yJ, zJ為三個衛星某時刻的位置（jh, 2,3；（xP, yP.zP為測站點P點坐標；（p1, P2, p 3為衛星到接收機天線的距離。依據測距原理，其定位方法

3、可分為：偽距法定位、載波相位定位和差分定位等。 根據待定點運動狀態可分為靜態定位和動態定位。單機定位又叫絕對定位，若至少兩臺以上接收機同時觀測，確定兩點間相對位 置，又叫相對定位。5o 2偽距測量定位原理1偽距測量偽距測量通常用C/A碼或P碼進行，在圖2-24中,衛星到接收機的距離是通過 測定信號從衛星到接收機的延遲時間乘以光速C來求得，延遲時間是通過碼相關技 術來求得。GPS衛星發射的測距碼是按一定的規律排列的，在同一周期內每個碼對應著某 一特定的時間，識別每個碼的形狀特征，即用每個碼的某一標志可推算時延值T,由 于T及各種誤差的影響，實際測得的距離P '與衛星到接收機天線的幾何距離

4、P 有一定差值 P ,所以P '稱為偽距：考慮到衛星鐘差5tk,接收機鐘差C6tj,電離層延遲5p1,大氣對流層 延遲5 p2,則2偽距測量絕對定位(圖225一臺靜止的接收機用偽距測量方法同步觀測四顆以上GPS衛星，分別得到偽距觀 測量P jz (j=,2,3, 4因此27式可寫成：式中j為衛星號,j=1, 2, 3, 42-9式即為偽距定位的觀測方程組將上式線性化,并按最小二乘平差解此方程 組,即可求得定位點坐標(xP, yP, zPo5. 3載波相位測量定位原理1載波相位測量載波相位觀測通過測定GPS接收機本振參考信號與衛星載波信號的相位差，間接 測定衛星到接收機天線間幾何距離。由

5、于載波波長比C/A碼的碼長短，XL1=19cmr X L2=24cm,所以可達到很高的精度.如圖2-26,以0j k (tk表示K接收機在接收機鐘面時刻tk所接收到的j衛星 載波信號的相位值，0 k (tk表示K接收機在鐘面時刻tk所產生的本地參考信號的 相位值，則K接收機在接收機鐘面時刻tk時觀測j衛星所取得的相位觀測量可寫為.通常的相位或相位差測量只是測出一周以內的相位值，實際測量中，如果對整周 進行計數，則自某一初始取樣時刻(to以后就可以取得連續的相位測量值。在初始10時刻，測得小于一周的相位差為 0 0,其整周數為NOJ,此時包含整 周數的相位觀測值應為：NjO是未知量，稱為整周模糊

6、度.接收機繼續跟蹤衛星信號，不斷測定小于一周的相位差(t,并利用整波計 數器記錄從tO到t1時間內的整周數變化量Int ( e,只要衛星Sj從10到t1之間 衛星信號沒有中斷，則初始時刻整周模糊度NOj就為一常數，這樣，任一時刻廿 衛星Sj到K接收機的相位觀測值為：2載波相位測量絕對定位一臺靜止的接收機用載波相位測量方法同步觀測四顆以上GPS衛星，分別得到 （2-10式相位觀測值，并考慮到各種誤差的影響，同樣可列出載波相位測量的觀測 方程式，并按最小二乘平差求解,即可求得定位點坐標（xP, yP, zPo由于方程式復雜，此處不一一列出。3整周模糊度和周跳以下需要討論兩個重要的問題： 整周模糊度

7、N0是未知的量，如何確定?很多學者提出了解算的方法，如偽距法、 三差法、快速確定法以及把N0作未知數參加平差（整數解、實數解等方法，并由軟 件來解決此問題。 接收機在信號跟蹤接收過程出現信號中斷使計數器無法連續計數，即出現整 周跳變，如何修復周跳，確定Int （e的正確數據？常用多項式擬合法，衛星間求差 法以及根據平差后殘差發現和修復整周跳變.5. 4靜態相對定位靜態相對定位是用兩臺接收機分別安置在基線兩端，同步觀測相同的GPS衛星， 以確定基線端點的相對位置或基線向量。同樣，多臺接收機安置在若干條基線的兩 端，通過同步觀測GPS衛星可以確定多條基線向量。在一個端點坐標已知的情況下, 可以用基

8、線向量求另一待定點坐標相對定位的主要原理是，在兩個或兩個以上觀測 站同步觀測相同衛星的情況下，衛星的軌道誤差、衛星鐘差、接收機鐘差以及電離 層和對流層的折射誤差對觀測量的影響具有一定的相關性，利用觀測量求差的辦法 可有效地消除或減弱相關誤差影響，以提高定位精度。如圖227,兩個測站同步觀測兩個衛星，在t i時刻,測站1和2對K衛星和J 衛星的載波相位觀測值為：則得接收機（站間對K衛星和J衛星第一次求差（單差:在此基礎上再進行衛星間二次求差（雙差：（同樣也可進行i+1時刻對k、j衛星進行站間求單差和雙差在此基礎上，還可以在不同歷元（i與i+1時刻間進行三次求差（三差：上述差分觀測量能有效地消除各

9、種偏差，單差觀測值中可以消除與衛星有關的載 波相位及鐘差項，雙差觀測值中可消除與接收機有關的載波相位及鐘差項，三差觀 測值中可消除與接收機有關的初始整周模糊度項NO.5o 5差分定位1差分定位的概念這里介紹的差分定位，是將一臺GPS接收機安置在參考站（基準站上進行觀測， 基準站將已知的測站精密坐標和接收到的衛星信息直接或經過處理后實時發送給流 動站接收機（待定點,流動站接收機在進行GPS觀測的同時，也接收到基準站的信息, 經過對結果進行改正，從而提高定位精度（圖228O單基準站的差分按基準站發送信息方式來分，可分為位置差分，偽距差分和相位差分。2位置差分設基準站精密坐標已知為（XO, YO.Z

10、O ,在基準站上由GPS測得的坐標為（包含 各種誤差，則改正數為：流動站接收機自身觀測得到待定點坐標（XP，丫P，,ZP，（包含誤差，接收機接 收到改正信息后加上上述位置改正數，并顧及接收機改正的瞬時變化,則待定點坐標 為：這種方法計算簡單，適用于各種型號的GPS接收機，但基準站與流動站必須接收 同一組衛星,當基準站與流動站距離較遠時難以做到.3偽距差分與上述不同的是，基準站發岀的改正數是基準站至各顆衛星間的偽距改正數:式中RJ為各顆衛星至基準站的真正距離其變化率為則改正后用戶待定點到各顆衛星的偽距為：由下式計算P點坐標：其中xj,yj, zj為衛星坐標,dt為鐘差,為接收機嗓聲。這種差分實際

11、應用較廣，基準站提供所有衛星的改正數，流動站接收機只要任意 觀測4顆以上衛星就可以定位，但其精度仍隨基準站與流動站接收機的距離增大而 降低.4載波相位差分載波相位差分技術又稱RTK （Real Time Kinematie技術,是實時處理兩個測站 載波相位觀測量的差分方法。相位差分又分兩種:一類是修正法，基準站將載波相 位修正值發送給流動站,改正流動站接收到的相位，再解求坐標，這種方法稱為準 RTK;另一類是差分法，即將基準站采集的載波相位發送給流動站,進行求差解算坐標, 稱為真正RTK （圖2-29o同樣可寫出載波相位觀測量形式的求解的方程式：式中以NjpO表示流動站接收機起始相位模糊度，N

12、jO為基準站接收機起始相位 模糊度，Njp為流動站接收機起始歷元至觀測歷元相位整周數，Nj為基準站接收機 起始歷元至觀測歷元相位整周數，為流動站接收機測量相位的小數部分，為基準站接 收機測量相位的小數部分，為同一觀測歷元各項殘差，其他符號同前。RTK技術精度高，用途廣，用于工程測量、海上精密定位，地形測圖，地籍測量 等十分方便，但使用雙頻接收機，造價十分昂貴。這種差分GPS定位系統,簡稱為DGPS.5. 6局域差分和廣域差分1局域差分在局部區域范圍內，布設若干個基準站（可包括部分監測站，與一個或多個流動 站組成差分GPS網，流動站根據多個基準站所提供的改正信息，經平差后求出自己 的改正數,從而

13、提高了定位精度這種多個基準站的局部區域差分GPS定位系統，簡 稱為 LADGPSo這種差分定位系統的每個基準站都通過無線電發送改正信息，流動站與基準站之 間的距離在500KM以內可獲得較好的精度。2廣域差分在較大區域，設若干個監測站（已知點，對衛星進行跟蹤觀測，同時把觀測結果 全部傳輸到數據處理中心（主控站，主控站計算出星歷誤差、電離層延時和對流層 延時及衛星鐘差的改正模型，并把這些改正信息發送給用戶接收機（流動站,流動站 根據接收到的GPS信號和改正信息，計算出自己的精確位置。這種廣域差分GPS定 位系統，簡稱為WADGPS （圖230o這種系統的特點是：用戶不設基準站，只要向主控站提出申請即可，定位精度 高，而且精度均勻.3）虛擬基準站在一定范圍內，建立一個基