实验1 GPS测距CA码分析
gps实验报告
gps实验报告GPS实验报告。
一、实验目的。
本实验旨在通过对GPS（全球定位系统）的原理和使用进行深入研究，掌握GPS的工作原理、定位原理和精度控制方法，以及GPS在实际应用中的一些特点和限制。
二、实验原理。
GPS是由24颗卫星组成的卫星导航系统，其中包括21颗工作卫星和3颗备用卫星。
这些卫星以6个轨道面，每个面上有4颗卫星的方式分布在大气层之外的轨道上，以提供全球范围的导航服务。
GPS接收机接收来自卫星的信号，并计算信号传播时间来确定自身的位置。
通过同时接收多颗卫星的信号，可以实现三维定位和速度测量。
三、实验内容。
1. GPS接收机的基本使用，打开GPS接收机，等待接收卫星信号并进行定位，观察定位结果的精度和稳定性。
2. GPS定位精度的影响因素，在不同环境条件下进行GPS定位实验，观察信号强度、遮挡物、大气层等因素对定位精度的影响。
3. GPS定位的实际应用，通过实际场景模拟，测试GPS在城市、山区、森林等不同环境下的定位效果，并对比不同场景下的定位精度和稳定性。
四、实验结果与分析。
经过一系列实验，我们得出以下结论：1. GPS定位精度受到环境因素的影响较大，如建筑物、树木等遮挡物会导致信号弱或者反射，从而影响定位精度。
2. 在城市环境中，由于高楼大厦的遮挡和信号反射，GPS定位精度可能会受到较大影响，定位结果可能出现偏移。
3. 在山区和森林等复杂环境中，GPS定位精度也会受到影响，但相对于城市环境，精度可能会更高一些。
五、实验总结。
通过本次实验，我们对GPS的工作原理和定位精度有了更深入的了解。
在实际应用中，我们需要注意环境因素对定位精度的影响，合理选择使用场景，以获得更准确的定位结果。
同时，GPS在城市环境下的定位精度仍然存在一定的局限性，需要结合其他定位技术进行辅助，以提高定位精度和稳定性。
六、参考文献。
[1] 赵云. GPS定位精度分析及影响因素研究[J]. 测绘工程, 2015(2): 15-21.[2] 李明. GPS技术在城市环境下的应用研究[J]. 地理信息科学, 2016, 18(3): 45-52.[3] 王强. GPS定位技术及其在森林环境中的应用[J]. 林业科学, 2017, 29(5): 78-84。
GPS信号的测距仿真分析(学习笔记)
GPS 信号体制和精度仿真分析本文主要对GPS 信号的体制进行了一些详细的分析，针对C/A 的产生和GPS 扩频通信系统进行了简单的仿真。
在此基础上又对GPS 的测距精度存在的主要问题进行了一些简单的讨论。
1. GPS 信号体制我们知道从卫星到地面接收机这中间的信号干扰太多，距离也很长，所以如何设置一种GPS 的信号体制成了至关重要的问题。
通常而言，GPS 信号主要由载波、伪随机噪声码、和导航电文组成[1]。
载波有两个频段，L1=1575.42MHz 为民用频段，L2=1227.60MHz 为军用频段。
相应地，伪随机噪声码也有两种，分别用于民用和军用：C/A 码（Coarse/Acquisition Code ）和P(Y)码（Precise Code ）。
C/A 码是用于进行粗略测距和捕获P 码的粗码，也称捕获码。
周期Tc 为1毫秒，一个周期含有码片即码长等于1023，每个码片持续的时间即码片周期Tb=1ms/1023=0.977517微秒，相应的码元宽度为293.25米。
C/A 码是一种公开的明码，可供全球用户免费使用。
但C/A 码一般只调制在L1载波上，所以无法精确地消除电离层延迟。
测距精度一般为±（2~3）米。
P(Y)码是精确测定从GPS 卫星到用户接收机距离的测距码，也称精码。
实际周期为一周，码长约为10e4，码元周期0.097752微秒，相应码元宽度为29.3米。
P 码同时调制到L1载波和L2载波上，测距精度约为0.3米。
导航电文中包含了反应卫星在空间位置、卫星钟的修正参数、电离层延迟改正数等GPS 定位所必要的信息，因此导航电文也称数据码（Data Message ，D 码），其传输速率为50bit/s 。
由于P(Y)码军用周期太长，不便于接收，所以我们本文讨论的基本上都是C/A 码。
又以上信息可看出，C/A 码码率是导航电文的20460倍，但由于C/A 码长为1023，所以每发一比特导航电文，就要发送20次C/A 码，因为它们的时间是同步的。
GPS测量误差分析
三差法就是于不同历元(tk和tk+1)同步观测同一组卫 星所得观测量的双差之差,即在接收机,卫星和历元 间求三次差. 三差法的主要优点在于解决前两种方法中存在的整 周未知数N0和整周跳变待定的问题. 三差模型中未知参数的数目较少,独立的观测量方 程的数目也明显减少,这对未知数的解算将产生不良 影响,使其精度降低. 因此，三差法结果仅用作前两种方法的初次解,实 际工作中采用双差法结果更为适宜。
原理：采用参数估计的方法，将系统性偏 差求定出来 适用情况：几乎适用于任何的情况 限制：不能同时将所有影响均作为参数 来估计
减弱和修正系统误差的措施
模型改正法
原理：利用模型计算出误差影响的大小，直
接对观测值进行修正 适用情况：对误差的特性、机制及产生原因 有较深刻了解，能建立理论或经验公式 所针对的误差源
对流层延迟
卫星导航定位中的对流层延迟通常是泛指电磁波信号在通过 高度在50km以下的未被电离的中性大气层时所产生的信号 延迟. 由于对流层折射的影响,在天顶方向(高度角为90 °)可使电 磁波的传播路径差达2.3m;当高度角为10°时高达20m. 通常将对流层折射对观测值的影响分为干分量和湿分量.其 中干分量主要与大气的温度与压力有关,它对距离观测值的 影响约占对流层影响的90%,且这种影响可以应用地面的大 气资料计算;而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和 高度有关.湿分量的影响数值虽不大,但无法准确测定.因此当 要求定位精度较高或基线较长时,它将成为误差的主要来源.
电离层延迟改正方法
利用双频观测
利用双频修正,其消除电离层影响的有效性将不低于95%,
因此具有双频的GPS接收机,在精密定位工作中得到了广 泛的应用.
GPS信号结构及其测距码研究
ｄ ｓ ｒ ｅ ｅ Ｃ Ａ ｃ ｄ ， ｏ ｅａ ｄ Ｌ Ｃ ｃ ｄ ｈ ｒ ｃ ｅ ｓｉｓａ ｄｍｅｈ ｄ ｆ ｒ ｄ ｃｉｎ ｉ ｏ ｔｎ ｆ ａ ｇｎ ｏ ｅ ｆ ｈ Ｓ ｅ ｃ ｂ ｓ ｈ ／ ｏ ｅ Ｐ ｃ ｄ ｎ ２ ｏ ｅｃ ａａ ｔ ｒ ｔ ｎ ｔ ｏ ｓｏ ｏ ｕ ｔ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｉ ｇｃ ｄ ｓｏ ｅＧＰ ｉ ｔ ｉ ｃ ｐ ｏ ｎ ｏｒ ｔ
据码 ： １ 测 距 码 ： 距 码 包 括 Ｃ Ａ码 ， ） 测 ， Ｐ码 ， ２ 码 ，２ ＬＭ Ｌ Ｃ码 ， ５ Ｌ
出 由于 电离 层 效 应 而 引 起 的 延 迟 误 差 ． 以便 对 定 位 结 果 加 以
修正 ， 高定位精度 。 提
１ ＧＰ ． ２ Ｓ信 号 中的 伪 随 机 码 序 列
ｄ ｃ ｄ Ｓ ｓａｔ ｅ ｓｇ ａ． ｅ ｏ ｅＧＰ ｔ ｉ ｉｎ １ ｌ ｔ
Ｋｅ ｒ ｓ ＧＰ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｓ；Ｐ ｅ ｄ ｎ ｏ Ｎｏｓ ｏ ｅ ａ ｇ ｎ ｏ ｅ；Ｌ ｎ ａ ｅ ｄ ａ ｋ Ｓ ｉ ｇ ｓｅ ｓ ｕ ｏ Ｒａ ｄ ｍ ｉｅ Ｃ ｄ ；ｒ ｎ ｉ ｇ ｃ ｄ ｉｅ ｒＦ ｅ ｂ ｃ ｈｆ Ｒｅ ｉｔｒ ｔ
第 １ ９卷 第 ｌ ６期
Ｖｏ ． ９ １ １
Ｎｏ １ ．６
． ．
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电子 设计 工程
Ｅ１ ｃｒ ｎ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ ｅ ｔｏ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ
２ １ 年 ８月 ０１
Ａｕ ２ １ ｇ． ０１
Ｇ Ｓ信号 结构 及其测 距码研 究 Ｐ
作 者 简 介 ： 正 戈 （ ９ ６ ） 男 ， 东 临 沂人 ， 士 研 究 生。 研 究 方 向 ： 号与 控 制 。 苗 １８ 一 ， 山 硕 信
gpsCA码定位原理
C/A 码定位模糊度求解问题在GPS技术中，C/A码是调制在L1载波上发送的。
C/A码是个短码，其码长为1023个码元(bit)，码元宽度为0.97752微秒，周期为1毫秒，即在1毫秒内要发送完1023个码元。
因为C/A码被调制在L1载波上，所以我们可以想象C/A码也变成了正弦波，卫星发射天线处其相位为零。
因为C/A码的周期为1毫秒，即C/A码一个完整波长对应的时间为1毫秒，一个C/A码波长为299.792公里 (注：光速为 299792.4574公里/秒)。
GPS卫星到地球表面 (或WGS-84椭球表面) 的距离为20200公里，而C/A码正弦波一个整波长为299.792公里，则我们可以计算出从GPS卫星到地球表面(或WGS-84椭球表面) 要经历 ( 20200 / 299.792 = 67.38 ) 个整波长，这包括67个整波长和0.38个波长部分 (我们平时在测量时只能测出这不足一周的小数部分)。
因为一个完整的C/A码波长为299.792公里，则0.38个波长对应为113.921公里。
换句话说，只要我们GPS接收机的活动范围限定在从地球表面到113.921公里高空范围以内，那么C/A码的模糊度就是一个常数，即67，因为0.38个C/A码波长对应的范围为0 ~ 113.921公里。
只有当我们GPS接收机的活动范围超过了113.921公里，C/A码的模糊度才会发生改变。
113.921公里是个什么概念呢？我们平时乘坐的客机一般的巡航高度为9000米左右，即9公里；美国著名的SR-71 “黑鸟”侦察机的飞行高度为30000米，即30公里，而且目前已经没有飞机能飞过这个高度极限了。
30公里和113.921公里相比，还差的很远呢。
可见，在我们的所有课题试验活动中，是不会超过113.921公里这个范围的。
所以，当GPS接收机在用C/A码定位时，它只需测定出不足一周的小数部分即可，前面的整周数可以以常数67代入，这样就可以快速求出当前的位置了。
GPS控制实习实验报告
GPS控制实习实验报告一、实习目的本次 GPS 控制实习实验的主要目的是让我们熟悉 GPS 测量的基本原理和操作流程，掌握 GPS 接收机的使用方法，以及学会如何处理和分析 GPS 测量数据，从而提高我们在测绘工程领域的实践能力和解决实际问题的能力。
二、实习原理GPS（Global Positioning System）即全球定位系统，是一种基于卫星导航的定位技术。
它通过接收至少四颗卫星的信号，来确定接收机所在的位置、速度和时间等信息。
GPS 测量的基本原理是利用卫星信号的传播时间来计算接收机与卫星之间的距离，然后通过多个卫星的距离测量值以及卫星的位置信息，采用空间后方交会的方法来解算出接收机的位置坐标。
三、实习仪器与设备本次实习使用的主要仪器设备包括：＿____牌 GPS 接收机若干台、三脚架、对中杆、数据传输线以及配套的处理软件等。
四、实习内容与步骤1、外业观测选点：根据测量任务和现场环境，选择视野开阔、周围无高大障碍物、远离强电磁干扰源的地点作为 GPS 控制点。
相邻控制点之间应保持良好的通视条件，便于后续测量工作的开展。
架设仪器：将 GPS 接收机安装在三脚架或对中杆上，确保仪器平稳、对中、整平。
打开接收机电源，设置好相关参数，如观测时段长度、采样间隔、卫星高度角等。
观测：按照预定的观测计划，同时开启多台接收机进行同步观测。
观测过程中，应注意观察接收机的工作状态，确保数据采集的连续性和完整性。
2、内业数据处理数据传输：将外业观测得到的数据通过数据传输线导入计算机中。
数据预处理：使用配套的处理软件对导入的数据进行预处理，包括检查数据质量、剔除异常观测值、修复周跳等。
基线解算：选择合适的基线解算模式和参数，对观测数据进行基线解算。
解算完成后，检查基线的质量，如基线长度、方差比、中误差等，确保基线结果符合精度要求。
网平差：以已知控制点为起算数据，对整个 GPS 控制网进行无约束平差和约束平差。
GPS测量的误差及精度分析
的 自身 误 差 ， 括 轨 道 误 差 （ 历 误 差 ） Ｓ Ａ 包 星 和 Ａ、 Ｓ影 响 ； Ｐ ＧＳ 信 号 的传 输 误 差 ， 括 太 阳 光 压 、 离 层 延 迟 、 流 层 延 迟 、 包 电 对
多 路 径 传 播 和 由它 们 影 响 或 其 他 原 因 产 生 的 周 跳 ； Ｐ Ｇ ｓ接 收
避 开 强 电磁 波 干 扰 。 站 应远 离 雷 达 站 、 台 、 波 中继 站 等 。 设 电 微 ２ 轨 道 误 差 （ 历 误 差 ） Ｓ 、 Ｓ影 响 曼 和 ＡＡ
２１ 轨 道 误 差 ．
敌 方 对 精 密 导 航 定 位 作 用 的 Ｐ码 进 行 电 子 干 扰 。Ａ Ｓ技 术 使 得 用 ＣＡ 码 工 作 的 用 户 无 法 再 和 Ｐ码 相 位 测 量 联 合 解 算 进 ／
行 双 频 电离 层精 密测 距 修 正 。 际 降 低 了 用 户 定 位精 度 。 实 ２３ 确定 Ｇ ｓ卫 星 轨 道 是 减 少 星 历 误 差 和 消 除 ￡技 术 影 响 － Ｐ
的误 差 。
题 ： 除了特殊需要 ， ① 一般 Ｇ Ｓ基线长度相 差不要过 大 ， Ｐ 这
样 可 以使 Ｇ ｓ测量 的精 度 分 布 均 匀 ；（ Ｇ ｓ网不 要 有 开放 Ｐ Ｐ
式 的网型结构 。 应构成封闭式闭合环和子环路 ； 应尽量 消 ③
除 多 路 径 影 响 ．防 止 Ｇ Ｓ信 号 通 过 其 他 物 体 反 射 到 Ｇ Ｓ天 Ｐ Ｐ
即 在 已知 坐 标 点 上 布 设 基 准 点 ， 过 基 准 站 取 得 误 差 校 正 通
１ ＧＰ Ｓ测 量 的 误 差 源 和 ＧＰ Ｓ定 位 网 设 计 １１ Ｇ ｓ 量 的误 差 源 ． Ｐ 测
gpsCA码定位原理
C/A 码定位模糊度求解问题在GPS技术中，C/A码是调制在L1载波上发送的。
C/A码是个短码，其码长为1023个码元(bit)，码元宽度为微秒，周期为1毫秒，即在1毫秒内要发送完1023个码元。
因为C/A码被调制在L1载波上，所以我们可以想象C/A码也变成了正弦波，卫星发射天线处其相位为零。
因为C/A码的周期为1毫秒，即C/A码一个完整波长对应的时间为1毫秒，一个C/A码波长为299.792公里(注：光速为299792.4574公里/秒)。
GPS卫星到地球表面(或WGS-84椭球表面) 的距离为20200公里，而C/A码正弦波一个整波长为公里，则我们可以计算出从GPS卫星到地球表面(或WGS-84椭球表面) 要经历( 20200 / = ) 个整波长，这包括67个整波长和个波长部分(我们平时在测量时只能测出这不足一周的小数部分)。
因为一个完整的C/A码波长为公里，则个波长对应为公里。
换句话说，只要我们GPS接收机的活动范围限定在从地球表面到公里高空范围以内，那么C/A码的模糊度就是一个常数，即67，因为个C/A码波长对应的范围为0 ~ 公里。
只有当我们GPS接收机的活动范围超过了公里，C/A码的模糊度才会发生改变。
公里是个什么概念呢我们平时乘坐的客机一般的巡航高度为9000米左右，即9公里；美国著名的SR-71 “黑鸟”侦察机的飞行高度为30000米，即30公里，而且目前已经没有飞机能飞过这个高度极限了。
30公里和公里相比，还差的很远呢。
可见，在我们的所有课题试验活动中，是不会超过公里这个范围的。
所以，当GPS接收机在用C/A码定位时，它只需测定出不足一周的小数部分即可，前面的整周数可以以常数67代入，这样就可以快速求出当前的位置了。
而L1和L2的载波波长太短了，L1为19.05厘米，L2为24.42厘米，(别忘了C/A码为299.792公里) ，我们的活动范围会包含上万个L1整波长和L2整波长，所以根本无法在短时间内确定其恒定值，故载波相位测量中“整周模糊度”的求解需要一定时间。