第四章 GPS定位的基本原理-yxw
gps定位基本原理
gps定位基本原理
GPS定位基本原理是利用卫星进行定位的技术。
GPS系统由一组卫星、地面控制站和用户设备组成。
卫星向地面控制站发送信号，控制站对这些信号进行处理和分析，并将处理后的信息发送给用户设备。
用户设备中的GPS接收器接收到来自卫星的信号，并测量信号的传播时间。
由于信号以光速传播，可以根据传播时间计算出信号的传播距离。
通过接收来自多颗卫星的信号，并计算出这些信号的传播距离，GPS接收器可以确定自身的位置。
为了准确计算位置，GPS接收器需要同时接收来自至少四颗卫星的信号。
每颗卫星都会向接收器发送一个具有时间戳的信号，并通过该时间戳与接收器中的时钟进行同步。
接收器使用来自多颗卫星的信号和时间戳来确定自身的位置。
GPS定位的精度取决于接收器接收到的卫星数量以及这些卫星的几何分布。
当接收器处于开阔地区，能够同时接收到来自多个方向的卫星信号时，定位精度会更高。
但当接收器处于有遮挡物的地区，如高楼大厦或树木茂密的地区，定位精度可能会下降。
总的来说，GPS定位基本原理是通过接收卫星信号并测量信号的传播时间来确定自身位置的。
这种定位技术在许多领域中得到广泛应用，例如导航、车辆追踪和地图绘制等。
全球定位系统(GPS)的原理
GPS的基本原理和功能介绍全球定位系统（GPS）是一种用于确定地球上特定位置的卫星导航系统。
它由一系列卫星、地面控制站和GPS接收器组成。
GPS的基本原理是利用卫星之间的距离测量和三角定位的原理来确定接收器的位置。
1.GPS卫星组成和运行原理•GPS系统由一组运行在中轨道上的卫星组成，这些卫星分布在地球的不同位置，以确保全球范围的覆盖。
目前，GPS系统中通常有24颗卫星运行。
•GPS卫星通过精确的轨道控制和时间同步，以稳定的速度绕地球运行。
卫星的运行轨道和位置信息由地面控制站进行监测和调整。
2.GPS接收器的工作原理和定位方法•GPS接收器是用于接收和处理来自卫星的信号的设备。
接收器通过接收多颗卫星发射的信号，并计算信号的传播时间和距离来确定接收器的位置。
•GPS接收器使用三角定位的原理，通过同时接收来自至少三颗卫星的信号来确定接收器的位置。
通过接收更多卫星的信号，精度可以进一步提高。
3.GPS的定位精度和误差来源•GPS定位的精度取决于多种因素，包括卫星的几何分布、接收器的性能、大气条件等。
•可能的误差来源包括信号传播时的大气延迟、卫星钟的不准确、接收器钟的不准确、多径效应等。
这些误差需要进行校正和纠正，以提高定位的精度。
4.GPS在导航、测量和定位应用中的作用•GPS在导航领域是非常重要的，它被广泛应用于航空、航海、汽车导航等。
通过GPS定位，人们可以准确地确定自己的位置并导航到目的地。
•在测量领域，GPS被用于测量地球表面的形状、地壳运动、地震活动等。
它在地理测量、地质勘探等领域发挥着重要作用。
•GPS还被用于定位和追踪移动设备、车辆和人员，例如物流追踪、紧急救援等。
5.GPS技术的发展和未来趋势•GPS技术在过去几十年中取得了巨大的发展，定位精度和覆盖范围不断提高。
现代的GPS接收器可以实现亚米级的定位精度。
•随着技术的进步，GPS系统的性能将进一步改善，包括更多卫星的部署、更高的定位精度、更快的信号更新速度等。
GPS定位基本原理
GPS定位基本原理GPS（全球定位系统）是一种利用地球上的卫星网络进行定位的技术。
它能够提供高精度的位置信息，并广泛应用于导航、地图、车辆追踪等领域。
本文将介绍GPS定位的基本原理。
一、GPS系统概述GPS系统由一组卫星、地面控制站和接收设备组成。
现代化的GPS 系统通常由24颗工作卫星和3颗备用卫星组成，这些卫星分布在地球低轨道上。
地面控制站负责维护卫星轨道和时间同步，并向卫星发送指令。
二、GPS定位原理GPS定位的基本原理是通过测量卫星与接收设备之间的信号传播时间来计算准确的位置。
GPS接收设备内置有多个接收天线，用于接收来自卫星的导航信号。
1. 三角测量原理GPS定位利用了三角测量原理。
当接收设备接收到至少4颗以上的卫星信号后，就可以通过测量信号传输时间来计算卫星与接收设备之间的距离。
接收设备根据这些距离信息，利用三角测量原理计算出自身的准确位置。
2. 卫星钟同步GPS定位还需要考虑卫星和接收设备之间的时间同步问题。
卫星内置高精度的原子钟用于发送导航信号，并提供时间信息。
接收设备通过测量信号传播的时间差，校正卫星和自身设备之间的时间差，以确保定位的准确性。
3. 误差校正GPS定位还需要考虑各种误差对定位结果的影响，并进行相应的校正。
常见的误差包括大气延迟、钟差误差和多径效应等。
大气延迟是由于卫星信号穿过大气层而引起的延迟；钟差误差是卫星和接收设备内部时钟不完全同步所导致的误差；多径效应则是由于信号在传播过程中被建筑物、地形等物体反射而引起的误差。
通过采用差分定位、精密码和半载波技术等手段，可以对这些误差进行校正，提高定位的准确性。
4. 差分定位技术差分定位是一种通过参考站和接收站之间的距离差异进行差分计算来提高定位精度的技术。
参考站会测量准确的位置，并将数据通过无线电信号传输给接收设备进行差分计算。
差分定位可以有效降低多种误差的影响，提高定位的准确性。
三、GPS定位的应用GPS定位技术已广泛应用于各个领域。
gps定位的基本原理和过程
gps定位的基本原理和过程GPS（Global Positioning System）定位是一种利用卫星信号进行位置测量的技术。
它基于特定的定位原理和过程来计算出接收器所在的位置。
下面将介绍GPS定位的基本原理和过程。
GPS定位的基本原理如下：1. 卫星发射信号：GPS系统由一组卫星组成，它们以固定的轨道绕地球运行，发射特定的信号。
这些信号包括导航信息和时间信息。
2. 接收器接收卫星信号：GPS接收器接收来自多个卫星的信号。
GPS接收器需要接收到至少4颗卫星的信号才能进行三维定位，其中3颗用于测量接收器与卫星之间的距离，1颗用于帮助接收器校准时间。
3. 信号测距：接收器通过测量接收到的信号与卫星发射信号的时间差，计算出接收器与卫星之间的距离。
接收器需要准确地记录信号经过大气层的时间延迟，并进行校正以消除这个误差。
4. 定位计算：接收器使用多个卫星的距离信息进行三角测量，计算出接收器的三维位置。
这个计算被称为“定位解算”。
GPS定位的过程如下：1. 启动接收器：将GPS接收器打开，它开始搜索并接收来自卫星的信号。
2. 信号接收：接收器接收到卫星发射的信号，包括导航信息和时间信息。
3. 信号解析：接收器对接收到的信号进行解析，提取出导航和时间信息。
4. 信号测距：接收器测量接收到的信号与卫星发射信号的时间差，计算出接收器与卫星之间的距离。
5. 定位计算：接收器使用多个卫星的距离信息进行三角测量，计算出接收器的三维位置。
6. 显示位置信息：接收器将计算出的位置信息显示在屏幕上，或通过其他方式提供给用户使用。
需要注意的是，GPS定位的精度受到多种因素的影响，包括卫星的数量和位置、大气条件、接收器的性能等。
此外，GPS定位还可以结合其他辅助定位技术，如地基站定位或惯性导航系统，以提高定位精度和可靠性。
综上所述，GPS定位基于卫星发射信号和接收器的信号测距，通过多个卫星的距离信息进行三角测量，计算出接收器的三维位置。
gps定位的基本原理
gps定位的基本原理
GPS定位是基于卫星导航系统的原理，通过接收来自多颗卫星的信号来确定接收器所在地的位置。
GPS系统由全球定位系统和地面控制段组成。
全球定位系统由多颗卫星组成，它们以不同的轨道和角度绕地球运行。
每颗卫星都携带有精确的原子钟，它们发送带有时间戳的信号。
接收器接收到来自至少四颗卫星的信号后，可以通过测量信号传输时间以及卫星位置信息来计算出自身的位置。
具体的定位过程如下：
1. 接收信号：接收器接收到来自至少四颗卫星的信号，这些信号包括卫星的位置信息和发送时间。
2. 确定时间差：接收器测量信号从卫星发射到接收器接收到的时间差。
由于信号以光速传播，可以根据时间差计算出信号传播的距离。
3. 多边定位：通过多个卫星的信号传播距离，可以得到多个距离定位圆，并以接收器所在位置作为圆心。
接收器实际的位置为多个定位圆的交点，通过三角测量等方法计算出接收器的位置坐标。
4. 误差校正：GPS系统中可能存在的误差包括卫星钟误差、大气延迟等，需要进行误差校正来提高定位的准确性。
5. 输出位置：最后，GPS接收器将定位结果输出给用户，用户可以通过显示屏上展示的地理坐标等数据来确认自身位置。
通过以上步骤，GPS定位可以提供高精度和全球覆盖的位置
信息。
它在各种应用中都可以发挥重要作用，包括导航、地图制作、运输管理等。
GPS定位原理
GPS定位原理GPS（全球定位系统）是一种通过卫星定位和导航技术提供精确位置信息的系统。
它由一组位于地球轨道上的卫星、地面控制站和接收器组成。
通过接收卫星发射的信号，GPS接收器能够确定接收器的精确位置，并根据该位置提供导航和定位服务。
1. GPS系统组成GPS系统由三个主要组成部分构成：空间部分、控制部分和用户部分。
1.1 空间部分空间部分由一组位于轨道上的卫星组成，它们以近乎圆形的轨道绕地球运行。
目前，GPS系统通常由24颗卫星组成，它们均匀地分布在6个不同的轨道上。
这些卫星以精确的时间进行通信，向地面传输信号。
1.2 控制部分控制部分由一组地面控制站组成，用于监控卫星的运行状态并保证其正常工作。
这些控制站负责精确测量卫星位置和时钟误差，并向卫星发送修正信号来校正轨道和时钟偏差。
1.3 用户部分用户部分由GPS接收器组成，它们可以接收来自卫星的信号并计算出接收器的位置。
这些接收器通常是手持设备、车载设备或集成在其他导航工具中的模块。
用户部分根据接收到的信号计算出接收器与卫星之间的距离，并使用三角定位原理确定位置。
2. GPS定位的核心原理是三角定位。
三角定位基于测量从GPS接收器到至少三颗卫星的距离，并使用这些距离来计算出接收器的位置。
2.1 距离测量GPS接收器通过接收卫星发射的信号来测量到每颗卫星的距离。
这些信号是以电磁波的形式传输的，其中包括卫星的唯一标识符、发射时间和导航数据。
接收器接收到信号后，根据信号的传播时间和速度计算出距离。
2.2 定位计算通过测量到至少三颗卫星的距离，GPS接收器可以使用三角定位原理计算出其位置。
三角定位基于测量信号传播时间和速度之间的关系，使用来自多颗卫星的测量结果交叉计算出接收器的位置。
2.3 时间同步为了保证定位的准确性，GPS接收器需要与卫星保持时间同步。
卫星传输的信号中包含了卫星的发射时间，接收器接收到信号后，可以计算出信号传播的时间。
通过比较接收器计算的传播时间与卫星的发射时间之间的差异，接收器可以校正时间偏差，并提高定位的准确性。
gps定位的基本原理
gps定位的基本原理GPS（全球定位系统）是一种基于卫星技术的定位服务。
准确的GPS定位已经为我们日常生活中的许多方面提供了便利，比如导航、出行规划等等。
那么，GPS定位的基本原理是什么？我们来一步步分析。
1.卫星定位GPS系统由一组卫星组成，现在共有24颗卫星工作在轨道上。
卫星每分钟发射一次信号，这个信号包含了卫星与地面接收设备之间传输的信息。
接收设备收到信号后，可以从中检测出当前时间，并可以确定信号是从哪颗卫星来的。
通过同时收集来自多个卫星的信号以及每个卫星到接收设备的距离，就可以计算出接收设备的精确位置。
2.三角定位GPS定位的基础是三角定位原理。
简单地说，三角定位是通过测量三个点之间的距离，确定这些点的位置。
在GPS中，这些点是卫星和接收设备。
由于卫星的位置已知，并且信号在传输过程中速度是恒定的，通过测量接收设备和卫星的距离，可以计算出接收设备的精确位置。
至少需要三个卫星的信号来进行三角定位，确保计算得到的位置是一个确定的点，而不是一个区域。
3.精度校验GPS定位的精度取决于使用的卫星数量。
使用更多的卫星可以提高数据的精度，因为计算出的位置是所有卫星信号相交的点。
为了确保数据的准确性，GPS系统会通过计算收到的信号的时差来进行精度校正。
这种校正可以消除信号从卫星发出到接收设备收到的时间差。
根据时差，GPS系统还可以计算出接收设备和卫星之间的距离。
4.数据传输GPS信号是通过无线电波传输的。
GPS设备接收到信号后，会将其转换为可读的数据和地图信息。
这些数据和信息可以通过无线电波或其他方式传输到其他设备或计算机中。
使用GPS数据可以帮助我们确定位置、规划出行路线、找到目的地以及探索新地区。
总结综上所述，GPS定位的基本原理是通过卫星定位、三角定位、精度校验和数据传输等步骤来获取精确位置信息。
GPS技术的快速发展和广泛应用，不仅有利于个人、企业和国家在移动领域中的实时地理信息交换，还能在公共安全、宝贵的资源管理、环境保护等领域方面发挥巨大作用。
gps的原理
gps的原理
GPS即全球定位系统，是一种基于卫星导航技术的定位系统。
其原理是通过接收来自卫星发送的信号来确定接收器的位置。
具体原理如下：
1. 卫星发射：地球轨道上的GPS卫星通过板载的高精度原子
钟发射信号，信号携带了卫星的位置和时间数据。
2. 接收器接收：GPS接收器接收到来自至少四颗卫星的信号，接收器会检测和识别信号，并计算信号传播时间。
3. 三角定位：GPS接收器通过测量接收到信号的传播时间差，计算出从接收器到卫星的距离。
由于至少需要三个卫星才能确定三个维度的位置，所以GPS接收器需要接收来自至少三颗
卫星的信号。
4. 位置计算：GPS接收器使用接收到的卫星距离信息，结合
卫星位置数据，进行三角测量计算，最终确定接收器的位置。
5. 校正：GPS接收器还需要对信号传播的时间延迟进行校正，因为信号会在大气层中传播时发生折射，导致延迟。
总结来说，GPS的原理就是通过接收卫星发射的信号，并计
算信号的传播时间来确定接收器的位置。
通过多个卫星的信号测量和计算，可以达到较高的定位精度。
GPS定位基本原理科普
GPS定位基本原理科普GPS定位技术已经成为我们日常生活中的一个重要部分，无论是导航系统、手机定位还是物流追踪，都离不开这项技术。
那么，GPS定位到底是如何工作的呢？本文将对GPS定位的基本原理进行科普解析。
一、GPS定位的基本原理1.卫星系统GPS全称为全球卫星定位系统(Global Positioning System)，是由美国政府开发和维护的一套卫星导航系统。
该系统主要由24颗运行于地球轨道上的卫星组成，这些卫星每天都以大约12000英里（19300公里）的高度绕地球运行。
2.测量距离GPS定位的基本原理是通过测量从接收器到卫星之间的距离来确定接收器的位置。
它通过接收来自至少4颗星的信号，然后计算每颗卫星与接收器之间的距离，最终确定接收器的位置。
3.三角定位法在确定接收器位置时，GPS采用了三角定位法。
三角定位法是利用接收器到卫星的距离构成的三角形，通过测量这些距离来计算接收器的位置。
当接收器接收到至少4颗卫星的信号后，它可以计算出与每颗卫星的距离，然后利用这些距离来确定自身的位置。
二、GPS定位的工作过程GPS定位的工作过程可以分为四个步骤：卫星发射、信号接收、测量距离和计算位置。
1.卫星发射GPS系统的卫星通过地球轨道上的导航卫星发射到太空中。
2.信号接收GPS接收器接收到卫星发射的信号。
这些信号是由卫星发射的无线电波构成的，它们携带有卫星的位置和时间信息。
3.测量距离接收器通过测量每颗卫星发射的无线电波到达接收器的时间差来计算与卫星的距离。
由于无线电波的传播速度可知，所以通过测量时间差可以计算出距离。
4.计算位置接收器接收到至少4颗卫星的信号后，它可以计算与每颗卫星的距离，然后利用三角定位法来确定自身的位置。
三角定位法是通过测量三个点之间的角度和距离来计算出第四个点的位置。
三、GPS定位的应用领域1.导航系统GPS定位技术广泛用于车载导航系统和手机导航应用中，为用户提供准确的位置和路线指引。
第四章GPS卫星定位的基本原理 第四节GPS 动态定位原理
图4-7 伪距差分动态定位原理
得以GPS定位数据的改正值，据此来改正动态接收机所测得的实时
位置。此时多项误差得到抵消，可以得到更为精确的动态用户位
置。这种方法称为伪距差分动态定位，其原理框图如图所示。
GPS测量定位技术
三、伪距差分动态定位
如果在公式（4-28）中确切的表示d，则在基准站R测得的 卫星 i的伪距为
GPS测量定位技术
一、动态定位的特点
2.定位的实时性
在静态定位时，用户天线相对于地球是固定不动的；而动态定位， 用户天线将随着运动载体不停的运动，特别是对于高动态定位，要求以 极短的时间（如亚秒级）采集一个点的实时定位数据，适时的处理定位 数据，及时的给出定位成果。所以动态定位具有强烈和紧迫的实时性。
vk （X 2 （Y42-37Z）2）
另外，还可用GPS差分法测速，从而消除星历误差对测速 精度的损失，可显著削弱电离层或对流层效应对测速精度的 影响。
GPS测量定位技术
五、GPS定时
人们的生活离不开时间，从日常生活到航海、航空和航天， 定时有着广泛的应用领域。随着使用目的的不同，人们对时间 准确度的要求也不同。若用GPS卫星信号进行时间传递，只要 有一台能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收机，就可 以获得较高的定时精度。
由公式（4-6），单点定位的基本方程为
（4-28）1
i (xi X )2 ( yi Y )2 (zi Z )2 2 d
式中X，Y，Z为动态用户在时元t的瞬时位置，xi、yi、是zi 第i 颗 （i=1,卫2,3星,4)在 其运行轨道上的瞬时位置，它可以根据卫星电文的星历参数计算而得； 为接收i 机测得的接收天线和第i颗卫星之间的距离，称为站星距离；d 是接收机时钟偏差等因素引起的站星距离偏差。
简述gps定位的基本原理和过程
GPS全称为全球定位系统，是一种利用人造卫星进行定位的导航系统。
它的基本原理是通过计算卫星和接收器之间的距离来确定接收器的位置，实现位置的精确定位和导航功能。
GPS定位的基本过程包括信号发射、信号传播、接收器接收和信号处理，下面将逐一介绍。
一、信号发射1.1 GPS系统由一组绕地球轨道运行的卫星组成，这些卫星每天都在精确预定的轨道上运行，向地球发送无线电信号。
1.2 GPS信号是由多个卫星同时发射的，通常至少需要4颗卫星进行定位计算。
这些卫星分布在地球表面上空的不同位置，以确保在任何时间、任何地点都可以接收到至少4颗卫星的信号。
二、信号传播2.1 GPS卫星发射的信号是以电磁波的形式传播，经由大气层以及其他影响媒介，传播至地面接收器。
信号在传播过程中会受到大气层、地形、建筑物等因素的干扰，因此接收器需要对信号进行处理，去除干扰影响。
2.2 由于地球与卫星之间的距离很远，信号的传播速度极快，因此在信号传播过程中，需要考虑信号的传播时间，以及卫星和接收器之间的相对速度。
三、接收器接收3.1 GPS接收器是指能够接收并处理卫星信号的设备，它通常由天线、接收模块、处理器和显示器等部分组成。
3.2 接收器通过天线接收卫星发射的信号，然后将信号传输至接收模块进行处理。
在处理过程中，接收模块需要对信号进行放大、滤波、解调等操作，以便后续的定位计算。
3.3 接收器会同时接收到来自多颗卫星的信号，通过对这些信号的处理，可以确定每颗卫星和接收器之间的距离。
四、信号处理4.1 信号处理是指接收器通过对接收到的卫星信号进行计算和分析，得出接收器的准确位置和导航信息的过程。
4.2 通过对多颗卫星信号的处理，接收器可以计算出卫星和接收器之间的距离，并通过三角测量的原理确定接收器的位置。
4.3 除了位置信息，接收器还可以根据卫星信号的时间信息，计算出接收器相对于卫星的速度，并推导出导航信息。
接收器也会进行误差修正，提高定位的精度和准确性。
GPS定位基本原理
测距方法
双程测距
用于电磁波测 距仪
单程测距
用于GPS
测距码
C/A码（测距时有模糊度） P码
测距码测距原理①
播时间
信号（测距码）传播时间的测定
相关系数：
R 1 u(Tt)u(T)dt
精确定位必须解决两个问题：确定卫星准确位置；准 确测定卫星到地面测点的距离。
1．测距方法
伪距测量（伪码测距）：测量GPS卫星发射的测距码 信号到达用户接收机的传播时间。
载波相位测量：测量具有载波多普勒频移的GPS卫星 载波信号与接收机产生的参考信号之间的相位差。
多普勒测量：由积分多普勒计数得出的伪距。
绝对定位的优点
只需用一台接收机独立定位，观测的组织与实施简便， 数据处理简单。
主要问题
受卫星星历误差和卫星信号在传播过程中的大气延迟 误差的影响显著
定位精度较低。
相对定位：
将两台或更多台接收机置于不同点上，通过一段时间的 观测确定点间的相对位置关系。
在两个或若干个测量站上，设置GPS接收机，同步跟踪 观测相同的GPS卫星，测定它们之间的相对位置，称为 相对定位。
根据CDMA 的测量原理可知, 信噪比与相关处理的积分时间的平方 根成正比, 从而采用Z 跟踪技术所获取的P 码伪距的精度有所下降
采用其它方法获取P 码伪距时, 由于增加了处理环节和使用 近似的W 码(准确的W码是未知的) 信息, 也增加了测量噪声
非特许用户得到的P 码精度将有所降低。
作为特需用户, 可以直接得到P 码伪距, 其精度高于C/ A 码 伪距
动态、静态定位的区别
过去动态、静态定位的区别
gps定位的基本原理
gps定位的基本原理
GPS（全球定位系统）是一种利用人造卫星信号进行定位的技术。
其基本原理是通过接收来自卫星的信号，计算信号的传播时间和距离，从而确定接收器的位置。
GPS系统由24颗绕地球轨道运行的卫星组成，其中包括21颗可工作和3颗备用。
这些卫星按照特定的轨道高度和角度排列，以保证能够覆盖到全球任何一个地区。
当一个GPS接收器启动时，它会搜索并捕捉到至少4颗卫星
的信号。
由于每颗卫星上都携带有高稳定性的原子钟，接收器可以通过测量信号的到达时间差来计算接收器与卫星之间的距离。
这个过程称为多普勒测距。
接着，接收器会将接收到的信号传送给内部的计算机，计算机会根据接收到的距离数据、卫星的位置和时间信息来确定接收器的位置。
为了提高定位的准确性，GPS接收器通常会连接
至至少4颗卫星，计算得出多个位置数据，通过数学算法进行平均处理。
除了获取位置信息外，GPS系统还可以提供海拔高度和速度
等额外的数据。
这些数据的计算方法与位置相似，通过测量卫星信号的变化来得出相应的结果。
最终，GPS接收器会将定
位结果以地理坐标的形式显示在显示屏上。
总之，GPS定位的基本原理是通过接收卫星信号并计算信号
的传播时间和距离，从而确定接收器的位置。
这一过程依赖于
卫星的高精度时钟和接收器内部的计算机进行数据处理和计算。
通过多颗卫星的信号叠加处理，可以提高定位的准确性和稳定性。
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东南大学
GPS测量原理及其应用
于先文 yuxianwen@
1
基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.3 伪距绝对定位原理（续） 伪距绝对定位原理（
在测站点的近似值X 处泰勒级数展开， 在测站点的近似值 i0、 Yi0、 Zi0处泰勒级数展开，取一阶项
ρ / ip0＋vip = ρip + aipδ X i + bipδ Yi + cipδ Z i + cδ ti + δρ1ip + δρ 2ip − cδ t p） （ 0 0
X = ( AT A) −1 AT L
X i = X i 0 + δ X i , Yi = Yi 0 + δ Yi , Z i = Z i 0 + δ Z i
东南大学 GPS测量原理及其应用 于先文 yuxianwen@
1
基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.3 伪距绝对定位原理（续） 伪距绝对定位原理（
接收机i钟误差 接收机 钟误差
接收机i的 接收机 的 GPS标准时 标准时
τ = ti − t = (Ti + δ ti ) − (T + δ t )
/ p
= (Ti − T p ) + (δ ti − δ t p ) = τ + δ ti − δ t p
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GPS测量原理及其应用
于先文 yuxianwen@
如果一个历元同时观测了n个卫星，可列出n个形如上式的观测方程， 如果一个历元同时观测了n个卫星，可列出n个形如上式的观测方程， 写成矩阵的形式为： 写成矩阵的形式为：
vi1 ai1 2 2 vi = ai V= L L n n vi ai
伪距测量：测量GPS GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收 伪距测量：测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收
机的传播时间； 机的传播时间；
载波相位测量：测量具有载波多普勒频移的GPS GPS卫星载波 载波相位测量：测量具有载波多普勒频移的GPS卫星载波
信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。 信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。
δρ1ip、δρ 2ip、cδ t p
可利用数学模型求得， 可利用数学模型求得，于是可得
ρ / ip = [( X p (T p ) − X i (Ti )]2 + [(Y p (T p ) − Yi (Ti )]2 + [( Z P (T P ) − Z i (Ti )]2
+cδ ti + δρ1ip + δρ 2ip − cδ t p） （
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.4 伪距绝对定位精度评价
q XX q QX = ( AT A) −1 = YX qZX qTX d XX d 2 DX = σ 0 QX = YX d ZX dTX
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q XY qYY qZY qTY d XY dYY d ZY dTY
ρ
p i0
，bip＝－
Y p (T p )－Yi0
ρ
p i0
，cip＝－
Z p (T p )－Zi0
ρ
p i0
，δρi = cδ ti
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于先文 yuxianwen@
1
基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.3 伪距绝对定位原理（续） 伪距绝对定位原理（
ρ = τ • Vc
通过测算测距码信号从 卫星到达用户接收机的 传播时间获得 传播速度
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GPS测量原理及其应用
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基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.1 伪距的概念（续） 伪距的概念（
求出的距离并 不代表卫星与 接收机的几何 距离， 距离，与其存 在着偏差， 在着偏差，因 此称以上距离 为伪距， 为伪距， 星站几何 距离， 距离，即 真实距离
ρ =τ′•c
/
用测得的传播时间代替 测距码的产生和测量和卫星 钟与接收机钟紧密相关。 钟与接收机钟紧密相关。因 此，测得的传播时间里含有 卫星钟和接收机钟的误差； 卫星钟和接收机钟的误差；
用光速近似 代替 信号在传播 过程中经过电 离层和对流层， 离层和对流层， 传播速度已不 完全为光速
ρ = ρ / − δρ1 − δρ 2 − cδ ti + cδ t p
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于先文 yuxianwen@
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基本原理
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测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.1 伪距的概念
通过测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间， 通过测量GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间， GPS卫星发射的测距码信号到达用户接收机的传播时间 从而求算出接收机到卫星的距离，原理公式： 从而求算出接收机到卫星的距离，原理公式：
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1
基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
2.2 伪距测量（续） 伪距测量（
伪距
ρ = c(τ + nT )
/ /
码周期
不足一个周期的码延迟时间
测距模糊度，对于P码为0 测距模糊度，对于P码为0。 对于C/A C/A码 对于C/A码，若已知精确度 高于300KM 的接收机到卫星 高于 的概略距离， 的概略距离，即可确定测距模 糊度
q XZ qYZ qZZ qTZ d XZ dYZ d ZZ dTZ
q XT qYT qZT qTT d XT dYT d ZT dTT
定位的精度除了 与观测量的精度有关 外，还取决于设计矩 阵A，而A矩阵是由 观测矢量的方向余弦 构成， 构成，在地面点一定 情况下，与所观测的 情况下， 卫星的几何位置有关， 卫星的几何位置有关， 因此说GPS定位的精 因此说GPS定位的精 GPS 度与卫星的分布有关
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GPS测量原理及其应用
于先文 yuxianwen@
1
基本原理
2
测码伪距
3
载波测相伪距
4
卫星坐标
卫星的位置
卫星至测站的距离
信号的捕获及定位计算
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基本原理
2
测码伪距
3
载波相位测量
4
卫星坐标
距离测量主要采用两种方法： 距离测量主要采用两种方法：
vip = aipδ X i + bipδ Yi + cipδ Z i + δρi + ρip + δρ1ip + δρ 2ip − cδ t p − ρ / ip0） （ 0 =aipδ X i + bipδ Yi + cipδ Z i + δρi + lip 式中： aip＝－ X p (T p )－Xi0
实际测量过程中， 实际测量过程中，除了前述的 各种系统误差影响外， 各种系统误差影响外，该项还 受偶然误差的影响
GPS具有两种测距码， C/A码和 码和P C/A码的一个码长约为 GPS具有两种测距码， C/A码和P码。C/A码的一个码长约为 具有两种测距码 300米 测距精度（偶然误差）约为3m 3m， 300米，测距精度（偶然误差）约为3m，P码的一个码长约为 30米 测距精度（偶然误差）约为0.3m 因此称C/A 0.3m。 C/A码为粗 30米，测距精度（偶然误差）约为0.3m。因此称C/A码为粗 码为精码。对非特许用户，由于美国限制， 码，P码为精码。对非特许用户，由于美国限制，P码难以获 一般伪距测量主要使用C/A C/A码 得，一般伪距测量主要使用C/A码。
1 δ X i li1 2 1 δ Yi li − = AX − L L L L δ Z i L n n n bi ci 1 δρi li bi1 bi2 ci1 ci2
可用最小二乘法求解： 可用最小二乘法求解：
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基本原理
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测码伪距
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载波相位测量
4
卫星坐标
2.3 伪距绝对定位原理
卫星P的 卫星 的 GPS标准时 标准时 卫星钟面时间 接收机钟面时间
t = T +δt
p p
p
卫星P钟误差 卫星 钟误差
ti = Ti + δ ti
p p
q XZ qYZ qZZ qTZ d XZ dYZ d ZZ dTZ
q XT qYT qZT qTT d XT dYT d ZT dTT
协 方 差 矩 阵
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理
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测码伪距
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载波相位测量
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卫星坐标
2.3 伪距绝对定位原理（续） 伪距绝对定位原理（
伪距
ρ / ip = c(τ / + nT ) = c(τ + δ ti − δ t p + nT )
= c(τ + nT ) + cδ ti − cδ t p = (Vc + δ Vc )(τ + nT ) + cδ ti − cδ t p = Vc (τ + nT ) + δ Vc (τ + nT ) + cδ ti − cδ t p = ρip + δρ1ip + δρ 2ip + cδ ti − cδ t p