课程：

• 1、GPS伪距定位
• 2、伪距法的概念和特点
• 3、求助！GPS伪距测量的原理！

GPS伪距定位

定位的原理包括三部分 

1.空间部分 

  GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星，3颗备用卫星），它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题，随着时间的推移，导航精度会逐渐降低。

2. 地面控制系统 

  地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。 

3.用户设备部分 

  用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星，并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后，就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据，接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算，计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后，机内电池为RAM存储器供电，以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小，重量越来越轻，便于野外观测使用。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。  

我们通常所说的GPS往往仅只用户设备部分，它通过接受天空不同位置的三颗以上的卫星信号，测定手持机所在的位置，简单来说是利用了数学上三条线确定一个点的原理。 

通过测量卫星信号到达接收机的时间延迟，即可算出用户到卫星的距离（伪距）。再根据三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星的数据，组成3个方程式，就可以解出观测点的位置（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式以求解，从而得到观测点经纬度和高程。 

伪距法的概念和特点

伪距法定位是利用全球定位系统进行导航定位的最基本方法。它的优点是速度快、无多值性问题，利用增加观测时间可以提高定位精度；缺点是测量定位精度低，但足以满足部分用户的需要。 GPS定位采用的是被动式单程测距。它的信号发射书机由卫星钟确定，收到时刻是由接收机钟确定，这就在测定的卫星至接收机的距离中，不可避免地包含着两台钟不同步的误差和电离层、对流层延迟误差影响，它并不是卫星与接受机之间的实际距离，所以称之为伪距。 当卫星发射机依据自己的时钟发出的含有测距码的调制信号，经过了时间的传播后到达地面的接收机，此时接收机收到的测距码为 U(t-∆t)。而接收机的伪随机噪声码发生器，又产生了一个与卫星发播的测距码结构完全相同的复制码U′(t-∆t) 。 并且通过接收机的时间延迟器进行移相，对测距码和复制码作相关处理，当信号之间的自相关系数达到最大，即近于1时,说明在积分间隔T内复制码 。已经和测距码“对齐”。 否则继续调整时间延迟，直至R（t）=max，于是就由时延器测定出两信号间的时间延迟。测定自相关系数的工作由接收机锁相环路的相关器和积分器来完成。在理想的情况下，时延就等于卫星信号的传播时间，此时将乘以光速值c，就可以求得卫星至接收机的距离。 在无线电通讯技术中，一般将频率较低的信号调制到频率较高的载波上，GPS 卫星的测距码和数据码采用了调相技术。伪距定位法是单点定位的基本方法，它的定位速度很快，又无多值性问题，数据处理也比较简捷。由于它的测量信号是卫星发播的测距码，故测量精度就和测距码与复制码的相关（对齐）精度有关，也与测距码元宽度有关。 伪距法进行相对定位可以采用两种办法：

1．间接相对定位，各同步测站分别进行单点定位，求得各测站坐标，然后相减求得坐标差；

2．直接相对定位，当两个测站进行同步观测时，产生两个数学式，相减后建立起伪距定位法用于相对定位的数学模型，然后解算出坐标差。

求助！GPS伪距测量的原理！

1、GPS伪距测量一般指的是用单机定位时的方法，需要4颗以上的卫星可以定位，解算方式为空间后方交会。误差较大，主要是信号在传送过程中收到折射、反射，导致计算的卫星到地面的真实距离发生偏离。水平和垂直精度，理论上是一致的，因为我们都是通过方程组来计算出某点的地心坐标X、Y、Z，他们的关系等同。在转换到B，L，H中也是可以精确转换，在转换到x，y，h的时候，涉及到投影和大地水准模型的影响，会反映出不同的精度。正如你所讲。2、GPS信号是应是脉冲信号，遇到障碍物会发生发射，这是波的特性。3、GPS在同一时间接收到不同的信号会组合处理，所以算的距离会有偏离，这也叫多路径效应，如在大片水域，林地附近使用GPS。大地测量型GPS会用到抗多路径的天线。以减少这种影响，当然不可能完全消除。

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