伪距、载波相位测量原理
载波相位与伪距组合测量
载波相位与伪距组合测量
利用载波相位和伪距进行进行组合测量，主要有两种方法：
∙用伪距估算载波整周模糊度
算法思想：
伪距与载波相位的近似关系式：
因此，一种简单估算整周模糊度值的方法为：
其中，“[]”代表四舍五入的取整运算，即上式得到一个整周模糊度的整数型估算值。
分析：
这种估算方法只是用伪距对相位整周模糊度进行粗略的估计。
而载波相位的测量精度是波长的1/100，在2G频段上对应的精度为1.5mm，远小于码片宽度，调节范围小，只可做细校准，使数据的误差抖动较小，但是无法改变原有定位误差的基本量级。
（除非能够连续记录载波的变化）。
∙载波相位平滑伪距的方法
算法思想：
利用精度更高但存在模糊度的载波相位观测值来平滑粗糙的伪距观测值。
采用以下Hatch滤波的形式对观测值进行实时处理：
分析：
载波相位平滑伪距是一种滤波的形式，其本质是多次测量取均值，且利用载波相位进行局部调整。
其可以减小高斯噪声的影响，但是对于室内定位没有相对移动的情况下，无法减少多径引起的固有误差。
载波相位的调节能力有限：载波相位的数据相对伪距很小，单次测量对结果影响较小，卫星中通过长时间跟踪的总体累计产生影响。
而在地面定位系统数据为突发数据，无法维持长时间的累计，无法改变测量精度。
伪距测距原理
伪距测距原理GPS接收机若要实现定位，必须解决如下两个问题：一是要知道各颗可见卫星在空间的准确位置，二是要测量从接收机到这些卫星的精确距离。
GPS接收机对每颗卫星产生伪距和载波相位两个基本距离测量值。
伪距测量值：伪距在GPS领域是一个非常重要的概念，它是GPS接收机对卫星信号的一个最基本的距离测量值。
通过测量GPS信号从GPS卫星到接收机的传输时间，再乘以信号的传播速度，可得到GPS卫星与接收机之间大概距离的测量值称为伪距。
核心是测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码或P码）到达用户接收机天线的电波传播时间τ。
为了测量上述传播时间，在用户GPS接收机里复制了与卫星发射的测距码（C/A码或P码）结构完全相同的码信号，通过接收机中的时间延迟器，使复制的测距码进行相移，使其在码元上与接收到的卫星发射的测距码对齐，即进行相关处理。
当相关系数为1时，接收到的卫星测距码与本地复制的测距码码元对齐。
为此，所需要的相移量就是卫星发射的码信号到达接收机天线的传播时间τ。
编号为S的卫星按照其自备的卫星时钟在t(s)时刻发射出某一信号，将t(s)时刻称为GPS 信号发射时间。
该信号在t u时刻被用户GPS接收机接收到，将t u时刻称为GPS信号的接收时间。
用户接收机时钟产生的时间通常与GPS时间不同步。
假设对应于信号接收时间t u的GPS 时间实际上等于t，那么我们可将GPS时间为t时的接收机时钟t u记为t u(t)，并将此时的接收机时钟超前GPS时间的量记为δt u(t)，即t u(t)=t+δt u(t)式中，δt u(t)通常称为接收机时钟钟差，其值通常来说是未知的，并且是一个关于GPS 时间t的一个函数。
GPS时间t与卫星时钟t(s)(t)存在以下关系：t(s)(t)=t+δt(s)(t)其中卫星时钟钟差δt(s)(t)可以视为已知的，根据此式GPS时间与卫星时钟在信号发射时刻（t-τ）时的关系可表达成t(s)(t-τ)=t-τ+δt(s)(t-τ)GPS接收机根据接收机时钟在t u(t)时刻对GPS信号进行采样，然后对采样信号进行处理，可得到标记在GPS信号上的发射时间t(s)(t-τ)。
GNSS原理
载波相位平滑伪距差分姓名：邵丞学号：2015050031姓名：何珏霖学号：20150500272015.11相位平滑伪距差分原理GPS 接收机除了提供伪距测量外, 可同时提供载波相位测量, 由于载波相位测量的精度比码相位的测量精度高2 个数量级, 因此, 如能获得载波整周数, 就可以获得近乎无噪声的伪距测量。
一般情况下, 无法获得载波相位整周数, 但能获得载波多普勒频率计数。
实际上, 载频多普勒计数测量反映了载波相位变化信息, 即反映了伪距变化率的测量。
考虑到载频多普勒测量的高精度, 并且精确地反映了伪距变化, 因此若能利用这一信息来辅助码伪距测量就可以获得比单独采用码伪距测量更高的精度。
这一思想称为相位平滑伪距测量。
又可将其分为载频多普勒计数平滑伪距和载波相位平滑伪距,这是由观测量的量纲不同而分类的。
前者是以频率周数为单位,后者是以载波波长为单位,两者利用平滑技术进行伪距差分的方法是类同的。
今天我们小组讲介绍载波相位平滑伪距差分原理。
设伪距和相位的观测方程为：（1）2i u νCd τR ++=+)N λ(i i ψ（2）式中：ρi 为经差分改正后的用户站到卫星的伪距，d τ为钟差，ψi 为观测的相位小数，N i 为整周相位模糊度，λ为波长，R u i 为用户站至卫星的真实距离,其中包括用户站的三维坐标,v 1,v 2为接收机测量噪声。
采用历元间的相位变化量来平滑伪距, 取t 1 、t 2 两时刻的相位观测量之差则有：212121i 2i 21')()()()()]()([),(v t Cd τt Cd τt R t R t t t t δρi u i u i +-+-=-=ψψλ（3）式(3)中整周相位模糊度消除了。
若基准站与用户站相距不太远, 则相对伪距观测而言, 可视v′2 ≈0 。
此时, 在t2 时刻的伪距观测量为:1222)()()(v t Cd τt R t ρiu i ++=（4）将式(3) 代入式(4) 中, 得:121112),()()()(v t t δρt Cd τt R t ρi iu i +++=（5）考虑到差分伪距观测量的噪声呈高斯白噪声,均值为零, 则由式(5), 可由t2 时刻差分伪距观测量经相位变化量回推t 1 时刻的差分伪距观测量:),(-)()(2121t t δρt ρt ρi i i =（6）由式(6)看出, 可由不同时段的相位差回推求出t 1时刻的伪距值。
【转】GPS定位原理
【转】GPS定位原理⼀、距离测定原理1、伪距测量伪距测量是利⽤全球卫星定位系统进⾏导航定位的最基本的⽅法，其基本原理是：在某⼀瞬间利⽤GPS接收机同时测定⾄少四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置和伪距观测值，采⽤距离交会法求出接收机的三维坐标和时钟改正数。
伪距定位法定⼀次位的精度并不⾼，但定位速度快，经⼏⼩时的定位也可达⽶级的若再增加观测时间，精度还可以提⾼。
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。
2、载波相位测距载波相位测量是利⽤GPS卫星发射的载波为测距信号。
由于载波的波长(λL1＝19cm，λL2＝24cm) ⽐测距码波长(λC/A=293m,λp=29.3m)要短得多，因此对载波进⾏相位测量，就可能得到较⾼的测量定位精度。
整周未知数N的确定是载波相位测量中特有的问题，也是进⼀步提⾼GPS定位精度、提⾼作业速度的关键所在。
⽬前，确定整周未知数的⽅法主要有三种：伪距法、N作为未知数参与平差法和三差法。
考虑到GPS定位时的误差来源，当前普遍采⽤的观测量线性组合⽅法称之为差分法，其具体形式有三种，即所谓的单差法、双差法和三差法。
⼆、点位测定原理当只有⼀颗卫星时，我们只能确定以 R1为半径的圆上的某个点上。
当有两颗卫星时，2个球⾯相交成⼀个圆弧点位被限制在⼀曲线上。
当只有三颗卫星时，3个球⾯相交成⼀个点,3个距离段可以确定纬度，经度，和⾼程,点的空间位置被确定。
当只有四颗卫星时，4段或更多的距离就解决了纬度，经度，⾼程和时间四个未知数,这就类似于测边交会问题的解决原理。
多颗卫星不间断地发送⾃⾝的星历参数和时间信息，⽤户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维⽅向以及运动速度和时间信息。
从以上原理我们可以知道，在GPS测量时，⾄少需要四颗卫星即可进⾏测量，但由于卫星信号的误差源⽐较多，想要得到更⾼精度的点位精度或在进⾏RTK测量时，必须要在五⾥颗以上才能保证测量的精度。
伪距测量及定位原理
伪距测量及定位原理伪距测量及定位原理是一种基于卫星信号的测距技术，可以用来确定接收器的位置。
这种技术是现代导航系统中最常用的定位技术之一。
伪距测量是通过测量卫星信号从发射到接收器的时间来计算距离，再结合卫星的位置信息，最终确定接收器的位置。
伪距测量的原理是基于卫星导航系统发射的信号在空间中传播的速度是已知的。
当卫星信号到达接收器时，可以通过测量信号从发射到接收器的时间来计算距离。
由于卫星的位置信息是已知的，通过多个卫星的信号测距，可以得到接收器相对于这些卫星的距离。
进一步，通过三个或以上的卫星信号测距，可以利用三边定位原理来确定接收器的位置。
伪距测量及定位原理的关键在于准确测量信号的传播时间。
接收器会接收到多个卫星的信号，每个信号都会有一个不同的传播时间。
为了准确测量传播时间，接收器需要和卫星进行时间同步。
卫星会通过导航信号发送时间信息，接收器通过接收这些信息来进行时间同步。
一旦接收器和卫星的时间同步完成，接收器就可以通过测量信号的传播时间来计算距离。
伪距测量及定位原理的精度受到多种因素的影响。
首先，信号的传播速度在大气中会发生变化，这会导致距离的测量误差。
其次，卫星的位置信息也会存在一定的误差。
此外，接收器本身的误差也会对定位精度产生影响。
为了提高定位的精度，可以使用差分定位技术，通过与参考站的信号进行比较，消除误差。
伪距测量及定位原理在现代导航系统中得到了广泛应用。
全球定位系统（GPS）就是一种基于伪距测量及定位原理的导航系统。
通过接收多颗卫星的信号，GPS可以实现准确的定位和导航。
除了导航系统，伪距测量及定位原理还可以应用于地震监测、航空航天等领域。
总结一下，伪距测量及定位原理是一种基于卫星信号的测距技术，通过测量信号的传播时间来计算距离，再结合卫星的位置信息，最终确定接收器的位置。
这种技术在现代导航系统中得到了广泛应用，提供了准确的定位和导航功能。
尽管伪距测量及定位原理存在一定的误差，但通过差分定位等技术，可以提高定位的精度。
伪距和载波相位观测方程异同点
伪距和载波相位观测方程异同点伪距观测和载波相位观测是卫星导航系统中常用的两种测量方式。
它们分别基于卫星信号的传播时间和相位变化来确定接收机与卫星之间的距离和位置。
虽然伪距观测和载波相位观测在原理和应用上存在一些异同点，但它们都是通过测量卫星信号的特征来实现导航定位的重要手段。
伪距观测和载波相位观测都是通过测量接收机接收到的卫星信号来计算距离的。
伪距观测是利用卫星信号的传播时间差来确定距离，而载波相位观测则是通过测量卫星信号的相位变化来计算距离。
不同的是，伪距观测是直接测量卫星信号的传播时间差，而载波相位观测则需要通过对信号的相位进行解算来得到距离。
伪距观测和载波相位观测在测量精度上存在一定的差异。
伪距观测由于只测量了信号的传播时间差，受到误差的影响较大，一般精度在几米至十几米左右。
而载波相位观测由于测量的是信号的相位变化，精度较高，可以达到亚米甚至厘米级别。
因此，在高精度定位和导航应用中，更常采用载波相位观测来实现更精确的定位。
伪距观测和载波相位观测在数据处理上也存在一些差异。
伪距观测直接从接收机接收到的卫星信号中提取出伪距信息，处理简单快速，但由于信号传播过程中存在大气延迟等误差，需要进行差分改正和误差校正才能得到较准确的定位结果。
而载波相位观测需要对信号进行解算，需要更复杂的算法和计算过程，但由于测量精度高，可以获得更准确的定位结果。
不仅如此，伪距观测和载波相位观测在应用上也有一些差异。
伪距观测由于测量简单、处理快速，更适用于实时定位和导航应用，如车载导航、船舶定位等。
而载波相位观测由于精度高，更适用于精密测量和科学研究领域，如大地测量、精密农业等。
总结起来，伪距观测和载波相位观测是卫星导航系统中常用的两种测量方式，它们分别基于卫星信号的传播时间和相位变化来确定接收机与卫星之间的距离和位置。
虽然两者在原理、精度、数据处理和应用上存在一些差异，但都是实现导航定位的重要手段。
伪距观测适用于实时定位和导航应用，而载波相位观测适用于精密测量和科学研究。
伪距差分和载波相位差分
1.伪距差分目前应用最广的一种差分。
它是在基准站上，观测所有卫星，根据基准站的精确坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。
再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至流动站接收机来改正测量的伪距，提高定位精度。
伪距差分和载波相位差分实现过程和重难点：基准站伪距公式：()i i i i i i m m m m m m R r c t t dI dT ρ=+∆-∆+∆++(1)i m R 接收机到第I 颗卫星的伪距 i m r 接收机到第I 颗卫星的真实距离m t ∆接收机钟差i t ∆第I 颗卫星钟差i m ρ∆星历误差 i m dI 电离层误差 i m dT 大气层误差知道卫星星历和基准站坐标可以求出卫星到基准站真实距离im r则伪距改正数可以表示为：i i i m m m dr r R =-接收机伪距公式：()i i i i i i n n n n n n R r c t t dI dT ρ=+∆-∆+∆++(2)在接收机距离机站在200-300Km 的情况下，通过接收机伪距测量值加上伪距改正数：i i m n dr R +可以消除电离层，大气层和星历误差。
2221/2()[()()()]i i i i i i m n n n m n n n dr R r c t t x x y y z z D +=+∆-∆=-+-+-+∆ 2222()()()()i i i i i m n n n n dr R D x x y y z z +-∆=-+-+-其中im R 可以由基站发送信息中得到。
在解出卫星星历后求出卫星坐标,在基站信息中可以得到基站天线坐标，则可以求出im r ,则i m dr 可以得到。
由4个方程即可以进行定位解算2、载波相位差分：测相伪距观测方程：载波相位差分又称RTK 技术，是实时处理两个观测站载波相位观测量的差分方法。
基准站将观测到的载波相位，发送给移动站，与移动站自身的载波相位观测值进行相位求差，再解算用户的位置，有单差、双差和三差三种模型。
gps差分定位原理
GPS差分定位是一种通过利用多个接收机接收同一卫星信号来提高定位精度的技术。
其基本原理是，通过在一定的区域范围内（根据不同的测量等级，基准站与移动站的距离有差异，一般情况下小于25km），在地面已知控制点上架设一个GPS基准站，GPS基准站实时的记录GPS定位信息，通过与地面已知控制点的实际坐标值做比对处理，以解算得到测区移动站的修正量，以此对移动站的测量值进行修正，得到更精准的测量值。
GPS差分定位主要分为位置差分、伪距差分和载波相位差分三种。
位置差分是最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。
伪距差分是目前用途最广的一种技术。
载波相位差分则是利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量，获得了很高的精度。
差分GPS定位还需要考虑一些误差因素，如轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差。
这些因素会影响定位精度，因此需要通过差分技术来消除这些误差。
差分GPS定位技术可以消除基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、SA影响、大气影响等，从而提高定位精度。
总的来说，GPS差分定位技术是一种通过多个接收机接收同一卫星信号，并利用差分技术消除误差，提高定位精度的技术。
在实际应用中，根据不同的测量等级和需求，可以选择不同的差分方法和参数设置，以达到最优的定位效果。
3.8-3.9伪距、载波相位测量原理
ti
观测值
首次观测： 0 Fr( ) 0 以后的观测： i Int( )i Fr( ) i 通常表示为： ~ N Int( ) Fr( )
0
t0
() i
N
Fr
0
整周计数 Int 整周未知数（整周模糊度）
N0
载波相位观测值
Fr
0
i
Int
N
0
小结
载波重建 码相关法 平方法 互相关（交叉相关）技术 载波相位测量
3.8 伪距测量原理
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
P码
码相关伪距测量原理 码相关法伪距测量是通过调整自相 关函数R(t)的值，测定测距码信号由卫星到 达测站的传播时间实现的。
RL 2 RL1,C / A ( RL 2,Y RL1,Y ) L 2 L1,C / A ( L 2 L1 )
互相关（交叉相关）
技术要点
不同频率的卫星信号（弱）进
行相关。 特点 优点：无需了解Y码的结构， 可获得导航电文，可获得全波 波长的载波，信号质量较平方 法好（信噪比降低了27dB）
GPS卫星的载波信号 GPS卫星信号的调制 GPS卫星信号的解调 载波相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号
GPS卫星的测距码信号和导航电文信号都属于低频 信号 其中C/A码和P码的数码率分别为1.023 Mbit/s与 10.23 Mbit/s，而D码(导航电文，又称为数据码) 的数码率仅为50 bit/s。GPS卫星离地面远达 2×104km，其电能又非常紧张，因此很难将上述数 码率很低的信号传输到地面。 解决这一难题的办法，就是另外发射一种高频信号， 并将低频的测距码信号和导航电文信号加载到这一 高频信号上，构成一高频的已调波发射给地面。
GPS计算题(一)
看懂概念、记住要点、学会做题第六讲距离测量原理1、GPS伪距观测方程通过伪码测距或载波相位测距所确定的站星距离都不可避免地含有卫星钟与接收机钟非同步误差的影响，含钟差影响的距离通常称为伪距。
➢C/A码的频率f0 = 1.023MHz，伪码宽度T Rc=1/1.023MHz，伪码测距的精度为一个伪码宽度所对应的距离（由伪码相关性决定的），有C/A码测距精度＝c* T Rc =3×108/1.023×106= 2. 93mP码的频率为10f0 = 10.23MHz，测距精度为0.293m➢而载波的频率远大于C/A码的频率，载波相位测距的精度为一个波长，有L1–频率：154⨯f0 = 1575.43MHz，波长：19.03cmL2–频率：120⨯f0 = 1227.60MHz，波长：24.42cm➢载波相位观测是目前最精确的观测方法。
2、载波相位测量原理测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。
ϕSϕRρ=λ(ϕ-ϕS R )ϕSϕRΦ()t R Φ(t S 接收机根据自身的钟在时刻复制信号的相位t R 接收机根据自身的钟在时刻所接收到卫星在时刻所发送信号的相位t R t Sρ=λ(Φ()-)t R Φ()t S（理想情况） （实际情况）载波相位测量的观测方程有三种类型的线性组合：➢ 同类型同频率观测值的线性组合 ➢ 同类型不同频率观测值的线性组合 ➢ 不同类型的双频观测值的线性组合（1）同类型同频率观测值的线性组合－差分观测值trop ion V V t C λN φ-+∆⋅=⋅+)(tropion s R V V T t C -+-⋅=)(tropion tS tR V V V C V C λN R λφ-+⋅-⋅+⋅-=⋅tropion tS tR S S S V V V C V C λN Z Z Y Y X X -+⋅-⋅+⋅--+-+-=222)()()(①站间差分：同步观测值在接收机间求差在A、B两站同步观测相同的GPS卫星，由A点所测相位与由B点所测相位相减，卫星钟差抵消。
伪距 载波相位 多普勒 -回复
伪距载波相位多普勒-回复伪距、载波相位和多普勒是在导航和通信等领域中使用的重要概念。
本文将从基础概念、原理和应用三个方面，依次介绍伪距、载波相位和多普勒的相关知识。
一、基础概念1. 伪距（Pseudorange）伪距是指卫星信号从发射到接收之间所经过的时间乘以光速，再加上发射信号时钟误差的修正值。
简而言之，伪距就是卫星信号传播的距离。
2. 载波相位（Carrier Phase）载波相位是指卫星信号的频率相位差，即卫星信号到接收器之间的相位延迟。
3. 多普勒效应（Doppler Effect）多普勒效应是指当移动接收器相对于发射源或反之移动时，接收到的信号频率将发生变化。
当接收器朝向发射源移动时，接收到的信号频率会比实际频率高，而当接收器远离发射源时，接收到的信号频率会比实际频率低。
二、原理1. 伪距的原理伪距原理是基于时间的测量，利用卫星发射信号的到达时间与接收器接收到信号的时间差来计算距离。
接收器通过测量收到信号的时间差和接收的信号速度（光速），就可以计算出卫星与接收器之间的距离。
2. 载波相位的原理载波相位原理是基于相位的测量，利用接收到的卫星信号相位变化来计算距离。
接收器通过测量信号到达时的相位延迟，然后将其转换为距离。
需要注意的是，由于载波相位的值是一个循环变量，因此需要使用相位差来计算距离。
3. 多普勒的原理多普勒效应原理是基于频率的测量，利用接收到的卫星信号频率的变化来计算相对速度。
当接收器相对于发射源移动时，接收到的信号频率会发生变化。
通过测量频率变化的大小和方向，可以得到接收器与发射源之间的相对速度。
三、应用1. 伪距的应用伪距广泛应用于全球定位系统（GPS）和其他导航系统中。
通过测量多个卫星信号的伪距，接收器可以使用三边定位或多边定位算法来确定自身的位置。
此外，伪距还可以用于时间同步和测量导航信号的传播延迟等方面。
2. 载波相位的应用载波相位主要应用于高精度定位和测量等领域。
由于载波相位精度更高，相比伪距更适合进行高精度的测量和定位。
全球定位系统的伪距定位原理
全球定位系统的伪距定位原理全球定位系统（GPS）是一种基于卫星技术的导航系统，可用于定位、导航和时间与频率同步等应用。
GPS通过将地球上的接收器与位于空间的卫星建立连接，使用雷达测距原理进行定位。
伪距定位原理是GPS定位技术的基础，下面我们将详细介绍GPS伪距定位原理。
一、GPS卫星系统GPS卫星系统由31颗卫星组成，其中24颗卫星用于定位和导航，3颗卫星用于备份，4颗卫星则用于维护系统正常运行。
每个GPS卫星都会发送一个包含时间和位置信息的无线电信号，地面接收器可以通过这个信号定位自己的位置。
GPS卫星系统是由美国国防部开发的，因此只有美国政府可以控制和维护这个系统。
二、伪距测量原理伪距测量原理是GPS确定位置的基础。
首先，GPS接收器向卫星发送请求，等待卫星发送信号，该信号会在接收器上生成一个时间戳。
然后，GPS接收器计算从卫星发射信号到接收器接收信号之间的时间差（也称为传输时间延迟）。
接着，GPS接收器将信号的传输时间延迟与信号速度进行乘积运算，即可获得与卫星之间距离的伪距。
在接收到多个卫星信号后，GPS接收器会将伪距值与卫星位置信息一起计算，通过交叉定位法确定自己的位置。
这个过程需要至少接收到4个卫星信号，因为每个卫星的信号可以提供3个未知量（即x轴、y轴和z轴坐标）。
在接收到4个或更多卫星信号后，GPS接收器可以用交叉定位法计算出自己的位置。
三、误差来源1. 星历误差：由于GPS卫星的轨道不是完美的圆形，因此卫星位置信息可能不精确。
此外，地球的引力和其他因素也可能导致卫星位置信息的变化。
2. 信号传播误差：GPS信号在传播过程中可能会受到多种因素的影响，如大气层中的电离和折射、建筑物和山脉的遮阻，以及信号反射和多次传播等。
3. 接收器误差：GPS接收器的精度也可能会受制于各种因素，如接收器的质量、天线的方向和环境噪声等。
4. 时间误差：接收器和卫星之间的时间差也可能会影响GPS定位的精度。
伪距载波硬件延迟 -回复
伪距载波硬件延迟-回复什么是伪距载波硬件延迟？伪距载波硬件延迟是指在全球定位系统（GPS）中，由于信号传输过程中的硬件延迟导致测量出的伪距和载波相位之间存在的差异。
在GPS 中，伪距是通过测量信号从卫星到接收器的传播时间来确定位置的一种方法，而载波相位则是测量信号的相位差来计算位置的另一种方法。
由于信号在传输过程中会受到硬件延迟的影响，导致测量出的伪距和载波相位之间存在一定的差异。
伪距是通过测量信号传播的时间来计算位置的方法，其原理是基于信号从卫星发射到接收器接收的时间差。
在测量过程中，接收器记录接收到的信号的到达时间，并与卫星发射信号的时刻进行比较。
这种方法在GPS 测量中被广泛使用，因为它相对简单且易于实现。
而载波相位则是通过测量信号的相位差来计算位置的方法。
相位差是指信号到达接收器时相位变化的量。
与伪距相比，载波相位测量更为精确，能够提供更准确的定位信息。
然而，由于信号传输过程中的硬件延迟，导致载波相位测量与实际值之间存在差异。
硬件延迟是由GPS接收器中的各种组件和电路引起的。
这些组件和电路包括天线、滤波器、放大器、混频器、频率合成器和时钟等。
它们在信号传输和处理过程中都会引起一定的延迟，从而影响测量结果。
当信号经过这些组件和电路时，会引起一定的时间延迟，从而导致测量出的伪距与载波相位之间的差异。
为了减小伪距载波硬件延迟的影响，可以采取一些措施进行补偿。
首先，可以通过精确的时钟同步来减小硬件延迟的影响。
通过在接收器中使用高精度的时钟，并与GPS时间进行同步，可以减小时钟引起的硬件延迟。
其次，可以使用信号处理算法来对伪距和载波相位进行校正。
这些算法可以基于已知的硬件延迟模型来计算出实际的伪距和载波相位，并进行校正。
这样可以减小硬件延迟的影响，提高测量的准确性。
此外，可以通过硬件设计的改进来减小硬件延迟的影响。
例如，可以优化天线设计，减小天线引起的延迟；可以选择更高性能的滤波器和放大器，减小其引起的延迟；可以优化混频器和频率合成器的设计，减小其引起的延迟。
伪距载波硬件延迟 -回复
伪距载波硬件延迟-回复什么是伪距载波硬件延迟？伪距载波硬件延迟，也被称为硬件延迟误差或硬件延迟偏差，是全球导航卫星系统（GNSS）中一种常见的误差源。
它产生于接收机和卫星之间的信号传输过程中，由于接收机的硬件结构以及信号处理过程中的非理想特性而引起。
这种硬件延迟误差会对伪距和载波相位观测值产生影响，从而影响到导航定位的准确性。
导航定位原理为了理解伪距载波硬件延迟的影响，首先需要了解导航定位的基本原理。
GNSS系统利用卫星发射的信号，通过接收机接收并测量信号的到达时间、相位等信息，进而计算出位置、速度和时间等定位参数。
在测量信号时，接收机会根据接收到的信号进行伪距测量和载波相位测量。
伪距测量是指接收机测量信号从卫星到接收机的传播时间，然后根据光速的时间与距离的关系，将传播时间转换为距离。
载波相位测量是指接收机测量信号的相位差异，通过计算相位的变化来确定距离。
硬件延迟误差的产生在进行信号测量时，接收机的硬件结构以及信号处理过程中的非理想特性会引起一定的延迟。
首先，接收机的前端硬件部分，包括天线、低噪声放大器、滤波器等，会引入一定的传播延迟。
其次，接收机在进行信号解调和处理过程中，也会因为硬件的工作方式和特性导致一定的延迟。
影响因素伪距载波硬件延迟误差受多个因素的影响。
首先是接收机的硬件延迟，包括天线和前端部分的传播延迟，以及数字信号处理部分的工作延迟。
其次，信号的频率也会对硬件延迟产生影响，因为不同频率的信号在硬件中的传播速度不同。
此外，环境条件、接收机的工作状态和质量等也会对硬件延迟产生影响。
补偿方法为了减小伪距载波硬件延迟误差对定位精度的影响，可以采用补偿方法。
一种常用的补偿方法是使用额外的测量数据来估计硬件延迟，并将其纳入定位算法中进行补偿。
例如，可以通过接收机内部的同步信号或外部的高精度时钟信号来估计硬件延迟。
另外，也可以采用模型化的方法来估计硬件延迟，通过测量多条信号路径的延迟差异，推导出接收机的硬件延迟。
载波相位平滑伪距原理
载波相位平滑伪距原理
载波相位平滑伪距原理是一种导航定位技术，它基于卫星载波信号的相位变化来进行测量和跟踪。
具体原理如下：
1. 信号接收：接收到的GPS卫星信号经过天线接收，然后通过射频前端进行放大和转换。
2. 载波相位测量：通过对接收到的GPS卫星信号进行解调和相位测量，得到不同卫星的载波相位信息。
3. 伪距计算：根据测量得到的载波相位信息，结合已知的卫星位置信息和观测站的位置信息，计算得到每颗卫星与观测站之间的伪距。
4. 相位平滑：由于载波相位测量的误差较大，需要进行平滑处理来提高定位精度。
相位平滑是通过连续测量多个时刻的载波相位来提高测量精度，消除测量误差。
5. 伪距平滑计算：通过相位平滑处理得到的载波相位，结合已知的卫星位置信息和观测站的位置信息，计算得到平滑后的伪距。
6. 定位计算：通过观测到的卫星伪距和平滑伪距，结合已知的卫星位置信息和观测站的位置信息，使用定位算法进行定位计算，得到观测站的位置。
通过载波相位平滑伪距原理，可以实现高精度的导航定位，适用于航空、航海、地面车辆导航等应用领域。
6卫星载波相位定位原理
6卫星载波相位定位原理卫星载波相位定位（Carrier Phase Positioning）是一种高精度的卫星定位方法，可以实现亚米级的定位精度。
其基本原理是利用卫星发射的载波信号的相位信息进行定位计算。
卫星定位系统（如GPS）通过多个卫星发射信号，接收器可以同时接收到多个卫星的信号，并通过解算这些信号的时间差或相位差来计算自身的位置。
载波相位定位是在接收器接收到卫星信号后，利用信号的相位信息来计算距离和位置。
载波相位定位的基本原理如下：1.载波相位测量：卫星通过发射载波信号，接收器接收到这些信号后，可以测量到信号的相位信息。
载波相位是指波峰与波峰之间的相对位置差，单位为周。
通过测量这个相位差，可以计算出信号传播的距离。
2.简化模型：信号的传播速度约为光速，接收器接收到信号的时间差可以转化为距离差。
通过三角几何的原理，将卫星和接收器之间的距离差转化为接收器与卫星之间的相对位置差。
为了简化计算，通常将接收器与其中一个卫星的相对位置作为参考点，其位置定义为原点。
3.多颗卫星的观测：为了提高定位精度，需要接收器同时接收多个卫星的信号。
利用接收到的多个卫星信号的相位差，可以同时确定接收器的位置。
4.系统误差校正：载波相位定位还需要考虑各种系统误差，如大气延迟、钟差等因素。
这些误差会对定位精度造成影响，需要进行校正和补偿，以获得更准确的定位结果。
5.定位计算：通过测量的多个卫星信号的载波相位差，结合卫星的位置信息和系统误差校正，可以利用数学模型来计算接收器的位置。
载波相位定位相较于其它定位方法具有更高的精度，但也有一些挑战。
首先，载波相位定位需要对信号的相位进行高精度的测量，对接收器的硬件和算法有较高的要求。
其次，载波相位定位需要接收到多个卫星的信号，要求在光线良好的环境下进行定位。
此外，由于系统误差的存在，载波相位定位还需要进行误差校正和补偿，增加了计算的复杂性。
总之，卫星载波相位定位是一种高精度的卫星定位方法，通过利用卫星信号的载波相位信息来计算接收器的位置。
伪距和载波相位观测方程异同点
伪距和载波相位观测方程异同点伪距观测和载波相位观测是在全球定位系统（GPS）中常用的测量方法。
它们在测量距离和位置时有着不同的原理和特点。
我们来看一下伪距观测。
伪距观测是通过测量卫星和接收机之间的信号传播时间来计算距离的方法。
接收机接收到来自卫星的信号后，会记录下信号的到达时间，并与卫星发送信号的时间进行比较。
通过乘以光速，就可以得到从接收机到卫星的距离。
伪距观测的优点是测量简单、实时性好，且不需要太多复杂的计算。
然而，由于伪距观测只是通过测量信号传播时间来计算距离，而没有考虑信号传播过程中的误差和干扰，因此精度相对较低。
接下来，我们来看一下载波相位观测。
载波相位观测是通过测量接收机接收到的卫星信号的相位差来计算距离的方法。
具体来说，接收机会记录下信号的相位，然后与卫星发送信号的相位进行比较。
通过计算相位差，乘以波长，就可以得到从接收机到卫星的距离。
载波相位观测的优点是精度高，可以达到亚米级的测量精度。
然而，载波相位观测需要考虑许多因素，如信号传播过程中的大气延迟、多路径效应等，因此需要进行更复杂的计算和误差校正。
伪距观测和载波相位观测在原理和应用上存在一些异同点。
首先，两种观测方法都可以用于计算接收机到卫星的距离，从而确定接收机的位置。
然而，伪距观测只是通过测量信号传播时间来计算距离，而载波相位观测则是通过测量信号的相位差来计算距离，因此载波相位观测的精度更高。
两种观测方法在误差和干扰方面也存在差异。
伪距观测只考虑了信号传播时间的误差，没有考虑其他因素的影响，因此精度相对较低。
而载波相位观测需要考虑多个因素，如大气延迟、多路径效应等，需要进行更复杂的计算和误差校正，但可以获得更高的精度。
两种观测方法在实际应用中也存在一些差异。
伪距观测相对简单，实时性好，因此在导航和定位系统中被广泛使用。
而载波相位观测虽然精度更高，但需要进行更复杂的计算和误差校正，因此在一些高精度测量领域中应用较多，如地质勘探、测绘等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
重建载波
将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。
伪距测量与载波相位测量
载波调制了电文之后 变成了非连续的波
码相关法
将所接收到的调制信号（卫星 信号）与接收机产生的复制码 相乘。
卫 星 信 号 的 生 成
接 收 机 重 建 载 波
(c )2 0 0 2 , 黄 劲 松
码相关法
码相关法
技术要点 卫星信号（弱）与接收机信号（强） 相乘。
3.9 卫星的载波信号及相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号 3.9.2 GPS卫星信号的调制 3.9.3 GPS卫星信号的解调 3.9.4 载波相位测量原理
载波相位测量的特点
优点：测距精度高，可达0.1mm量级 难点： 重建载波 存在整周数不确定问题 存在整周跳变问题
测距码的调制与解调
在数字通讯技术中，为了有效地传播信息， 一般均将低频信号加载到高频的载波上， 这时原低频信号称为调制信号，而加载信 号后的载波就称为已调波。
GPS信号调制，是采用调相技术实现的。
卫星信号的调制
模二和
运算规则
二进制信号：“1”表示二进制“0”，“-1”表示二 进制“1”，则
理（如AS）
每颗GPS卫星都采用特定的 伪随机噪声码
码相关伪距测量
特点 定位速度快，实时定位 精度较高 对信号的强度要求不高
3.9 卫星的载波信号及相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号 3.9.2 GPS卫星信号的调制 3.9.3 GPS卫星信号的解调 3.9.4 载波相位测量原理
6
测距码测距原理①
距离测定的基本思路
ctc
信号传 播时间
信号（测距码）传播时间的测定
相关系数：
R(t)1 TU(tt)U/(t)dt
T0
信号传播时间的测定
测距码测距原理②
利用测距码测距的必要 条件
必须了解测距码的结构
利用测距码进行测距的 优点
易于捕获微弱的卫星信号 可提高测距精度 便于对系统进行控制和管
伪距测量原理
当卫星发射的测距码信号经过t秒传播后到达 接收机时，接收机产生一个结构完全相同的复 制码序列，并在延时器的控制下不断调整值， 直到R(t)=1为止。
此时，t = ，也就是说t可被测定。 传输时间t乘以光速c可以获得卫星到测量站的
距离。 t包含卫星钟和接收机钟的不同步误差，因此
测量出来的距离叫做伪距。
特点 限制：需要了解码的结构。 优点：可获得导航电文，可获得全波 长的载波，信号质量好（信噪比高）
平方法
将所接收 到的调制信号 （卫星信号）自 乘。
平方法
技术要点 卫星信号（弱）自乘。
特点 优点：无需了解码的结构 缺点：无法获得导航电文，所获 载波波长为原来波长的一半，信 号质量较差（信噪比低，降低了 30dB）
小结
载波重建 码相关法 平方法 互相关（交叉相关）技术 载波相位测量
3.8 伪距测量原理
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 P码
码相关伪距测量原理
码相关法伪距测量是通过调整自相 关函数R(t)的值，测定测距码信号由卫星到 达测站的传播时间实现的。
Z跟踪技术
AS
010010 P码
P码+W码Y码
+
W码的码元宽度为Y码的 W 码
0（ 1）
二十倍
= 010010
Z跟踪技术
Y码
原理
在一个 W码码元内
Y码
P码 P码
P码 + W码
010010
1（ -1）
将卫星信号在一个W码码 = 元内与接收机复制出的P Y 码 码进行相关处理
01
解决这一难题的办法，就是另外发射一种高频信号， 并将低频的测距码信号和导航电文信号加载到这一 高频信号上，构成一高频的已调波发射给地面。
GPS卫星的基准频率 f0
由卫星上的原子钟直接产生 原子钟的基准频率为10.23MHz 卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍
频或分频
3.9 卫星的载波信号及相位测量原理
卫星（导航）电文（Message）
载波
作用
搭载其它调制信号 测距 测定多普勒频移
类型
目前 L1 – 频率： 154f0 = 1575.43MHz；波长：19.03cm L2 – 频率： 120f0 = 1227.60MHz；波长：24.42cm
现代化后 增加L5 – 频率：115f0 = 1176.45MHz；波长： 25.48cm
3.9.1 GPS卫星的载波信号 3.9.2 GPS卫星信号的调制 3.9.3 GPS卫星信号的解调 3.9.4 载波相位测量原理
GPS卫星信号的组成部分
载波（Carrier）
L1 L2
测距码（Ranging Code）
C/A码（目前只被调制在L1上） P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）
（3）互相关（交叉相关）
方法
在不同频率的调制 信号（卫星信号） 进行相关处理，获 取两个频率间的伪 距差和相位差
RL2RL1,C/A(RL2,YRL1,Y) L2L1,C/A(L2L1)
互相关（交叉相关）
技术要点 不同频率的卫星信号（弱）进 行相关。
特点 优点：无需了解Y码的结构， 可获得导航电文，可获得全波 波长的载波，信号质量较平方 法好（信噪比降低了27dB）
3.9.1 GPS卫星的载波信号
GPS卫星的测距码信号和导航电文信号都属于低频 信号
其中C/A码和P码的数码率分别为1.023 Mbit/s与 10.23 Mbit/s，而D码(导航电文，又称为数据码) 的数码率仅为50 bit/s。GPS卫星离地面远达 2×104km，其电能又非常紧张，因此很难将上述数 码率很低的信号传输到地面。
（4）Z跟踪
技术要点：将卫星信号在一个W码码元内与 接收机复制出的P码进行相关处理。
在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复 制信号（强）进行相关。
重建载波
问题的产生
调制了测距码和 导航电文后，载 波将不连续
要测定载波相位， 必须设法使不连 续的载波信号恢 复为连续的载波 信号
重建载波
定义：将非连续载波信号恢复成连续载波 信号的过程
方法： (1)-码相关法 (2)-平方法 (3)-互相关（交叉相关）技术(补) (4)-Z跟踪技术（补）