卫星测距的原理

4GPS测距定位基本原理汇总

► 动态定位的特点与分类
▪ 用户广泛
► 陆地运动载体 ► 水上运动载体 ► 空中运动载体。
▪ 运动速度差异大。
► 低速：几米~几十米/秒 ► 中速：几十米~1000米/秒 ► 高速：大于1000米/秒
▪ 采样时间短
► 用于运载火箭或飞船定位时每次采样时间为0.3秒左右。
▪ 动态实时性强
► 例如为导弹导航，为火箭定轨。
▪ 根据CDMA 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（Y）码伪距的精度有所下降。
► 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。
Z跟踪技术
Z跟踪技术精度
► 利用Z 跟踪技术所获取的P（Y）码伪距观测值中， P1 码伪距的精度与C/A 码基本相同，而P2 码伪距观测值的精度较低。
i：卫星的索引号； r i：到第i颗卫星的距离；
xsvi , ysvi , zsvi ：第i颗卫星的位置；
(xue , yue , zue )：用户的位置，三个未知量。
GPS定位的基本原理
►需解决的两个关键问题
▪ 如何确定卫星的位置 ▪ 如何测量出站星距离
'
GPS系统的实质（关键），是要得到用户（载体）的高精度的瞬时位置。若根据前面在概论中所描述的几何模型，定位过程就是：
► C/A码伪距（20米精度）、P码伪距（2米精度）
►当观测卫星数大于4时可采用最小二乘法计算接收机的位置坐标的最或然值(最可靠值 )
▪ 对某一量进行多次观测，各次观测的结果总是互不一致只有在观测次数无限增大时，其平均值即趋近于该量的真值。
▪ 在实际工作中不可能进行无限次观测，因而根据观测结果所得到的仅是相对真值，它就是该量的最或然值。

第五章-GPS卫星定位基本原理1

要取决于电子总量和
信号频率
ion
c
40.28 f2
R NedR
电离层对载波影响
•载波是正弦波
•在电离层中以相速度传播
ng 1 40.28Nf 2
ion
c
40.28 f2
R NdR
电离层影响与太阳黑子活动有关
与卫星到接收机方向有关，天顶方向最大50m延迟高度角20°时150m延迟
对流层影响
GPS定位方法及分类
• 依据测距的原理划分：伪距法定位（测码）载波相位测量定位（测相）差分定位
• 依据（接收机）待定点运动状态划分动态定位——认为接收机相对于地面是运动的静态定位——认为接收机相对于地面静止不动
• 绝对定位与相对定位：绝对定位——求测站点相对于地心的坐标；（静态）相对定位——求测站点相对于某已知点的坐标增量；
§5.2 伪距测量
• GPS测距码 • 5.2.1 伪距:卫星发射的测距码信号到达
GPS接收机的传播时间乘以光速。 • 5.2.2 伪距定位观测方程
GPS测距码码：表达信息的二进制数及其组合
模二相加运算规则
11 0;
1 0 1;
0 1 1;
00 0
脉冲：在短时间内突变，随后又迅速返回到其初始值的物理量；
载波相位测量的特点
• 优点
精度高，测距精度可达0.1mm量级
• 难点
整周未知数问题整周跳变问题
5.3.1 GPS载波相位测量原理
S SR) R
5.3.1 GPS载波相位测量原理
GPS载波相位测量的基本原理
S SR) R
理想情况
S
(tR )
接收机根据自身的钟在tR时刻复制信号的相位

卫星激光测距技术与应用

卫星激光测距技术与应用摘要：卫星激光测距(Satellite Laser Ranging)技术是现代空间大地测量最先进技术之一，它可以为人造卫星提供精密的距离观测和定轨，在其他领域中也得到广泛应用。

关键词:SLR；SLR发展；卫星精密定轨一、卫星激光测距定义卫星激光测距也称激光测卫，是目前空间大地测量技术中精度最高的一种。

卫星激光测距（satellite laser ranging，SLR）是利用安置在地面上的卫星激光测距系统所发射的激光脉冲，跟踪观测装有激光反射棱镜的人造地球卫星，以测定测站到卫星之间的距离的技术和方法。

是卫星单点定位中精度最高的一种，已达厘米级。

可精确测定地面测站的地心坐标、长达几千千米的基线长度、卫星的精确轨道参数、地球自转参数、地心引力常数、地球重力场球谐系数、潮汐参数以及板块运动和地壳升降速率等。

二、SLR特点及其发展历史空间大地测量和地学研究在很大程度上依赖于大量、精确的观测数据,这些数据包含广阔的空间和时域上的频谱信息。

卫星激光测距——SLR的工作原理是通过精确测定激光脉冲从地面观测点到装有反射器卫星的往返时间间隔,从而算出地面观测点至卫星的距离。

1960年,美国研制了第一台红宝石激光器,证实了激光具有远程测量的能力。

1962年,美国人Henry Plotkin提出在飞行器上安装激光反射器,并应用于大地测量。

1964年10月,美国在BE-B卫星上实现了人造卫星激光测距,当时的精度为米级。

从上世纪60年代至90年代近30年间, SLR的观测量和观测精度都提高了几个数量级。

90年代DORIS、GPS这些运用电磁方法的测量手段已能达到SLR的性能指标,同时由于新技术的出现也使SLR性能得以提高:通过雪崩单光子二极管(欧洲使用)和微通道光电倍增器(美国使用)和其它技术的使用, SLR的测量精度已达到厘米级。

由于空间技术的发展,大地测量、地球物理、海洋学等都应用了适合自己的技术，但SLR仍然在这些领域起着举足轻重的作用:与GPS相比,由于它可以直接在地面上进行调试和维护,所以由它提供的地球参考框架长周期精度更高;另外空间的激光目标可认为具有无限寿命周期,这也是其它观测手段无法比拟的;重力场研究中, SLR由于可以从LAGEOS观察数据中得到重力常数GM的值,所以在定轨中它能提供绝对尺度因子。

浅析RTK技术原理和应用特点

浅析RTK技术原理和应用特点1 引言RTK（Real Time Kinematic，实时动态）技术是在GPS基础上发展起来的，能够实时提供流动站在指定坐标系中的三维坐标，并在一定的范围内达到厘米精度的一种新的GPS定位测量方式。

GPS测量技术中的载波相位实时动态测量RTK 技术因为它对工作环境要求低、定位精度高、数据安全可靠、减少误差积累、数据处理简捷、操作简便以及作业效率高等优势，在测绘领域得到越来越广泛的应用，GPS技术在土地利用更新调查中更是有着广阔的应用前景。

本文论述了RTK 技术的系统组成、基本原理，简要介绍了RTK技术的应用。

2 GPS-RTK的系统组成GPS系统由空间部分、地面控制部分和用户接收部分（即GPS接收机）的三部分组成。

RTK系统是建立在GPS系统的基础上，其组成包括基站、流动站、数据通信链、RTK软件和通讯系统，通俗地说，就是用多台GPS接收机和天线组成的一个小区域网形测量系统。

其中，基准站包括GPS接收机、GPS天线、无线电通讯发射设备、供GPS接收机和无线电通讯设备使用的电源及基站控制器等;流动站由GPS 天线、GPS 接收机、电源、无线电通讯接收设备及流动站显示控制等部件组成。

3 GPS-RTK的工作原理GPS （Global Positioning System）即为全球定位系统，其工作原理就是测量出已知位置的卫星到用户接收机之间的距离，然后综合多颗卫星的数据就可以得到接收机的具体位置。

RTK技术是建立在GPS系统的基础上，是以载波相位测量为基础的实时差分GPS测量技术，是在GPS测量技术中应用比较广泛的一种，是GPS测量技术的一个突破性发展，其工作原理也是基于GPS卫星的定位原理。

GPS卫星定位原理是采用无线电交会测距原理，通过卫星这个媒介，把地面设备发射的无线电信号传递给三颗以上的卫星，再由卫星反馈给地面接收设备，通过数据解算等方法交会出地面测站点的三维位置坐标;因为只要有GPS接收设备就能接收GPS卫星信号，所以我们也可以由接收机获得卫星的空间位置，当接收到三颗以上卫星的信号时，可以得到测站点到各个卫星的距离，并通过卫星星历解算出卫星的空间坐标，交会解算出测站点的三维坐标。

卫星导航系统工作原理

卫星导航系统工作原理卫星导航系统是一种利用人造卫星进行全球定位和导航的技术。

它能够提供精确的时间、位置和速度信息，为航海、航空、军事、交通等领域的应用提供了重要的支持。

在本文中，将详细介绍卫星导航系统的工作原理。

一、全球定位系统（GPS）是最常见和广泛使用的卫星导航系统。

它由一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备组成。

在工作中，GPS主要包括以下几个步骤：1. 卫星发射：GPS系统中的卫星由美国国防部负责发射和维护。

这些卫星分布在特定的轨道上，以确保全球范围内的覆盖。

2. 卫星测距：用户设备通过接收来自至少4颗卫星的信号，并测量信号的传播时间来确定自身的位置。

这个过程需要同时接收卫星发出的导航信号，并记录每颗卫星的传播时间。

3. 定位计算：用户设备通过对接收到的卫星信号进行计算和处理，确定自身的位置。

利用测距原理，用户设备可以确定自身与各颗卫星之间的距离，然后通过三角定位来计算地理坐标。

4. 位置更新：一旦确定了用户设备的位置，GPS系统将持续不断地更新位置信息，以便用户及时获得最新的导航和定位数据。

二、伽利略导航系统是欧洲空间局研发的卫星导航系统。

与GPS系统类似，伽利略系统也由一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备组成。

其工作原理也基本相同，不同之处在于伽利略系统采用了更高精度的技术，可以提供更准确的定位和导航服务。

伽利略导航系统的主要特点是系统开放性和独立性。

相比GPS系统需要依赖美国军方控制，伽利略系统的控制权完全掌握在欧洲自身手中，使得欧洲在定位和导航领域有了更大的自主权和可靠性。

三、北斗导航系统是中国自主开发的卫星导航系统。

与GPS和伽利略系统类似，北斗系统也基于一系列地球轨道卫星、地面控制站和用户设备构建，提供定位和导航服务。

北斗系统的工作原理与GPS类似，都是通过测距和定位计算来确定位置。

与GPS和伽利略系统相比，北斗系统有其独特的优势。

首先，北斗系统在全球范围内提供了更广泛的服务覆盖，包括陆地、海洋和航空领域。

卫星测距的原理(一)

卫星测距的原理(一)卫星测距卫星测距是一种利用卫星技术进行距离测量的方法。

通过测量卫星与地面上的特定点之间的时间差，可以精确计算出两点之间的距离。

以下是关于卫星测距的一些相关原理。

原理一：卫星轨道卫星测距依赖于卫星的轨道，而卫星的轨道受到地球引力的影响。

卫星通常处于圆形、椭圆形或近地点高度轨道上。

这些不同类型的轨道会对测距的精度产生影响。

•圆形轨道：卫星处于固定高度的圆形轨道上，便于测距的计算。

•椭圆形轨道：卫星沿着椭圆形轨道运行，测距需要考虑卫星位置的变化。

•近地点高度轨道：卫星的轨道离地面较近，需要考虑大气层的影响。

原理二：测距方法卫星测距主要有两种方法：单点测距和双点测距。

单点测距单点测距是指利用单个卫星与地面上一个接收器之间的信号传输时间来计算距离。

该方法的原理如下：1.卫星发射一个信号，信号经过大气层传播到达地面上的接收器。

2.接收器接收到信号后，开始计时，并记录接收到信号的时间。

3.接收器将接收到的时间信息传输给测距系统进行计算。

4.测距系统利用已知的速度光在大气中传播的速度，乘以信号传输时间，计算出距离。

双点测距双点测距是指利用两个接收器分别接收卫星信号，并测量信号到达每个接收器的时间差。

该方法的原理如下：1.首先，确定两个接收器之间的距离，可以通过测量其经纬度坐标或使用已知的地理信息。

2.两个接收器同时接收卫星信号，并记录到达时间。

3.接收器将接收到的时间信息传输给测距系统进行计算。

4.测距系统利用两个接收器之间的距离，以及到达时间的差异，计算出距离。

原理三：测距误差在卫星测距中，还会存在一些误差，影响测量的精度。

以下是一些常见的测距误差：•信号传播时间：信号在大气层中的传播速度可能受到天气条件和大气密度的影响，从而导致测距误差。

•时钟误差：卫星和接收器上的时钟可能存在差异，会引起时间测量误差。

•大气效应：大气层中的湿度、温度和其他环境因素，会对信号的传播速度造成影响。

•地球引力变化：地球的引力场可能会导致卫星轨道发生微小的变化，从而引起测距误差。

卫星测绘技术中的卫星定位与测距原理

卫星测绘技术中的卫星定位与测距原理引言：卫星测绘技术是一种利用卫星进行地理信息获取与处理的方法，具有高精度、广覆盖、无需实地勘测等优点，因此在许多领域得到了广泛应用。

卫星定位与测距是卫星测绘技术中的核心原理，本文将对该原理进行探讨。

一、卫星定位原理卫星定位是通过测量卫星与接收机之间的距离，以及卫星与地球表面的角度，来确定接收机所在的位置。

卫星定位主要基于全球定位系统（GPS）进行，下面将介绍GPS卫星定位的原理。

1. GPS系统概述GPS全称为Global Positioning System，是美国建立的一个卫星导航系统，由多颗卫星组成。

当地面接收机接收到至少四颗以上的GPS信号时，可以通过计算卫星到接收机的距离，从而确定接收机的位置。

2. 卫星测距原理卫星测距是卫星定位的关键一步，它通过测量接收机与卫星之间的信号传播时间来计算距离。

当卫星向接收机发射信号时，接收机会记录下信号接收时间，并与接收机的本地时间进行对比，从而计算出信号传播的时间差。

根据信号传播的速度和时间差，可以得到接收机与卫星之间的距离。

3. Dinatrance计算利用测距得到的不同卫星与接收机之间的距离，可以使用Dinatrance算法进行计算。

该算法基于三边测量原理，通过卫星与接收机的距离来计算接收机的位置。

当至少四颗卫星的距离确定后，利用Dinatrance算法可以获得接收机的经纬度坐标。

二、卫星测距原理卫星测距的过程主要是通过测量接收机与卫星之间的距离来实现。

下面将介绍三种常用的测距方法。

1. 伪距测量伪距测量是最常用的一种方法，它通过测量信号从卫星发射到接收机接收的时间来计算距离。

在接收机接收到卫星信号后，会记录下接收时间，并与卫星发射时刻进行对比，从而计算出信号的传播时间。

通过将传播时间与信号传播速度相乘，即可得到卫星与接收机之间的距离。

2. 相位测量相位测量是一种更为精确的测距方法，它通过测量信号的相位变化来计算距离。

GPS测量原理及应用

GPS原理及其应用
主讲陈志高
第1部分原理
1 2 3 4 5 6 7 8 9
2019/2/5
GPS测量的特点 GPS的历史和背景 GPS系统的组成 GPS卫星 GPS地面控制站 GPS用户设备 GPS系统现状 GPS定位原理 GPS测量
2
GPS定义
GPS的英文全称是：Navigation Satellite Timing And Ranging Global Position System 测量用户的 PVT：
154 120 50比特/S
卫星信息电文(D码)
每颗卫星都发射一系列无线电信号(基准频率ƒ)
两种载波(L1和L2) 两种码信号(C/A码和P码) 一组导航电文(信息码，D码)
2019/2/5 21
GPS卫星信号的组成
卫星信号
载波信号(L1，L2) 测距码(P码,C/A码) 数据码(导航电文或D码)
2019/2/5
36
伪距差分
这是应用最广的一种差分。在基准站上，观测所有卫星，根据基准站已知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，将其传输至用户接收机，提高定位精度。这种差分，能得到米级定位精度，如沿海广泛使用的“信标差分”
2019/2/5
6
2 GPS的历史和背景
GPS是美国军方研制的第二代卫星导航系统
(1)全球覆盖 (2)24小时可以定位，测速和授时 (3)用户设备成本低廉 (4)确保美国军事安全，服务于全球战略 (5)导航精度可达10-20m (6)取代现存各种导航系统这种设备可以用来武装战车，舰船和飞机，提高其作战能力，并可广泛用于地面部队，其作用已经在海湾战争中得到充分展示。

卫星测量技术的原理与应用

卫星测量技术的原理与应用卫星测量技术，是一种利用卫星搭载的测量设备对地球进行测量和观测的技术。

它主要通过卫星上的遥感设备采集地面信息，再通过地面接收站接收和处理数据，最终得到地球表面各种要素的相关参数。

卫星测量技术在地理信息系统、地壳运动、海洋研究等领域得到了广泛的应用。

一、卫星测量技术的原理与方法卫星测量技术主要依靠遥感原理和测量原理。

遥感原理是指通过卫星上的遥感设备对地球表面进行无接触式的观测和测量。

这些设备包括光学遥感器、微波遥感器和辐射计等，能够接收地球表面反射和辐射的能量，从而获取地球表面各种要素的特征。

测量原理是指通过对卫星轨道的精确定位和卫星运动状态的准确测量，来实现地球表面要素的准确测量。

这种定位和跟踪技术主要有星载定位系统、星间测距技术和星间角测技术等。

二、卫星测量技术在地理信息系统中的应用卫星测量技术在地理信息系统中的应用日益广泛。

地理信息系统是一种将地理空间信息与属性信息相结合的综合信息系统，卫星测量技术能够提供丰富的地理空间信息数据，为地理信息系统的建设和应用提供了强有力的支持。

例如，在城市规划中，卫星测量技术可以通过获取高精度的地表高程数据和地貌信息，实现城市地理信息系统的建设和更新。

另外，在土地利用和环境监测中，卫星测量技术可以对农田、森林等地表要素进行监测和分析，为土地利用规划和环境保护提供科学依据。

三、卫星测量技术在地壳运动研究中的应用地壳运动研究是地球科学的重要分支，卫星测量技术在地壳运动研究中发挥了重要作用。

地壳运动包括地震、地壳形变、地壳运动速度等方面的研究，而卫星测量技术能够提供高精度的地表形变监测数据。

通过对卫星测量数据的分析，可以研究地壳运动的机理和规律，为地震预警和地质灾害防治提供重要依据。

此外，卫星测量技术还能够监测地球表面的垂直运动速度，为构建地壳运动模型和地球动力学研究提供数据支持。

四、卫星测量技术在海洋研究中的应用海洋研究是对海洋环境、生态系统和资源进行研究的一门跨学科科学。

卫星导航定位原理和应用技术

卫星导航定位原理和应用技术导语：在当今现代社会，卫星导航定位系统已经成为人们生活中不可或缺的一部分。

通过卫星导航系统，我们可以轻松准确地确定自己的位置，从而实现交通导航、物流追踪、地质勘探等应用。

本文将详细介绍卫星导航定位的原理和应用技术。

一、卫星导航定位原理卫星导航定位系统是基于全球定位系统（GPS）或伽利略卫星等一系列导航卫星的基础上工作的。

它的定位原理可以简单地概括为三个步骤：测量距离、计算位置、确定准确位置。

1. 测量距离卫星导航定位系统中的接收器接收来自多颗卫星的信号，并通过计算信号的传播时间来测量接收器与卫星之间的距离。

这些距离测量是通过接收器和卫星之间的信号传输速度和传输时间来实现的。

2. 计算位置一旦测量到至少四颗以上的卫星距离，接收器就可以通过计算三维空间中的几何交汇点来确定其位置。

这个计算过程是通过卫星的精确位置和接收器与卫星之间的测距来实现的。

3. 确定准确位置当接收器确定了其相对于多个卫星的位置后，还需要考虑到钟差和大气延迟等误差因素，以进一步提高定位的精确性。

对于钟差误差，接收器需要校准通过卫星发送的时间信号和本地钟的差异。

而大气延迟则是通过接收器对信号的频率进行微小调整来补偿。

二、卫星导航定位应用技术卫星导航定位系统在许多领域中都得到了广泛的应用，下面将介绍其中几个主要的应用技术：1. 交通导航卫星导航定位系统在汽车导航、航空器导航和船舶导航等交通运输领域中起到了重要的作用。

通过实时接收卫星信号，导航系统可以提供准确的位置和航向信息，帮助驾驶员或船员选择最佳的路线和导航路径，从而提高交通运输的安全性和效率。

2. 物流追踪在物流行业，卫星导航定位系统可以实时追踪货运车辆的位置和运输情况。

通过将物流车辆配备定位设备，物流公司可以随时了解货物在运输过程中的位置和状态，并根据实时数据进行调度和优化物流运营。

3. 地质勘探卫星导航定位系统在地质勘探领域中也起到了重要的作用。

地质勘探公司使用卫星导航定位系统来确定野外勘探人员的位置，从而提高勘探效率和安全性。

卫星测高技术的基本原理与应用

卫星测高技术的基本原理与应用近年来，随着科技的发展和人们对地球空间的深入探索，卫星测高技术逐渐走进我们的生活。

它以其高精度、广覆盖、长期监测等优势，成为地球表面测量的重要工具之一。

本文将讨论卫星测高技术的基本原理和主要应用领域。

一、基本原理卫星测高技术主要基于雷达测距原理，即利用卫星搭载的测高雷达向地球表面发射电磁波，通过测量波的传播时间来计算目标的距离。

具体而言，测高雷达会测量波从发射到接收的时间，并通过光速求出距离。

此外，测高雷达还可通过测量多频段的相位差，进一步提高测量精度。

卫星测高技术采用的常见频率有C波段、X波段、K波段等。

不同频段具有不同的特点和适用范围。

C波段由于其较高的穿透能力，主要应用于冰川、河流等具有丰富水资源的区域；X波段由于其较高的分辨率，适用于城市建筑物、山体等具有较高垂直变化的区域；K波段则在海洋和土地覆盖较为均匀的地区应用较广。

二、主要应用领域1. 地壳运动监测地壳运动监测是卫星测高技术的重要应用领域之一。

地球的地壳在长期运动中会产生地震、火山喷发等地质灾害，给人类社会和人们的生命财产安全造成严重威胁。

卫星测高技术可通过监测地壳的垂直位移，及时发现地壳运动的异常，提前预警地质灾害风险，为相关部门和人民群众提供重要参考。

2. 水文监测水是生命之源，水文监测是卫星测高技术的重要应用之一。

卫星测高技术可实时监测水库、湖泊、河流等水域的水位变化，并通过数据分析研究洪水、干旱、水资源管理等问题。

同时，卫星测高技术也可监测海平面的变化，为全球气候变化研究提供重要数据支持。

3. 地质勘探地质勘探是卫星测高技术的另一个重要应用领域。

卫星测高技术可通过测量地壳垂直位移，帮助石油、天然气等能源企业找寻潜在的地下资源。

此外，卫星测高技术还能辅助地质灾害评估，提供地表逐渐下降的前兆信号，有助于相关部门采取相应的防灾措施。

4. 建筑物变形监测建筑物变形监测是卫星测高技术的实际应用领域之一。

借助卫星测高技术，可以实时监测高层建筑物、桥梁等工程结构的垂直位移，提前发现变形问题，预防建筑物的恶化和倒塌，保障人民生命财产安全。

如何进行卫星测距

如何进行卫星测距卫星测距是一种利用卫星技术来测量地球上不同位置之间的距离的方法。

这种技术在现代导航系统、地球科学研究和通信领域都扮演着重要的角色。

本文将探讨卫星测距的原理、应用和进一步发展的可能性。

首先，我们来看看卫星测距的原理。

卫星测距利用的是两个基本原理：时间延迟和三角测量。

在卫星测距系统中，至少需要两个卫星和一个接收站。

卫星发射电磁波信号到接收站，接收站接收到信号后进行解算，通过测量信号的传播时间延迟来计算出卫星与接收站之间的距离。

尽管原理看起来很简单，但实际的卫星测距过程却要面对不少技术挑战。

首先，时间延迟的测量需要高精度的时间同步。

卫星和接收站之间的微小时间差可以被用来计算距离，但是如果时间同步不准确，测量结果将会受到较大的误差影响。

其次，信号的传播路径也会对测距结果产生影响。

地球上的大气层、地形和其他障碍物都会使信号传播路径呈现出非直线状态，这会导致测距结果的误差。

为了减小这种误差，卫星测距系统通常会采用多路径测量和误差校正等方法。

接下来，我们来看看卫星测距在现实世界中的应用。

卫星测距在导航系统中被广泛使用。

全球卫星导航系统（GNSS）如GPS和GLONASS就是基于卫星测距原理实现的。

通过精确的卫星测距，我们可以准确确定地球上不同位置的经纬度坐标，并实现准确的定位和导航功能。

此外，卫星测距也在地球科学研究中发挥着重要的作用。

地震学家利用卫星测距数据来监测和研究地球的地壳运动。

通过测量地球上不同位置之间的距离变化，我们可以了解到地震活动和地壳运动的模式和趋势，为地震预测和灾害管理提供重要的依据。

除了以上应用，卫星测距还可以在通信和无线电领域中发挥重要作用。

通过测量卫星与接收站之间的距离，我们可以优化无线信号传输路径以提高通信质量和数据传输速度。

在移动通信网络和卫星通信系统中，卫星测距可以帮助确定信号传播路径和优化网络布局，以提供更稳定和高效的通信服务。

然而，尽管卫星测距已经取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战和改进的空间。

GPS测量原理

载波相位测量载波信号的波长很短，L1载波信号波长为19厘米，
L2载波信号波长为24.4厘米。若把载波作为量测信号，对载波进行相位
测量可以达到很高的精度。通过测量载波的相位而求得接收机到GPS
卫星的距离，是目前大地测量和工程测量中的主要测量方法。
共七十八页
2-1-2 伪距定位法 (dìngwèi) 复习：GPS测量基本原理
共七十八页
用GPS定位的基本(jīběn)方法
伪距定位法伪距定位法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(cǎiyòng)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精度，若再增加观测时间，精度还可提高。
共七十八页
相对定位 (xiāngduì)
其最基本的情况是用两台接收机分别安置在基
线的两端（左图），同步观测相同的GPS卫星，确定基线端点在世界大地坐标系统中的相对位置或坐标差（基线向量），在一个端点坐标已知的情况下，用基线向量推求另一待定点的坐标。相对定位可以推广 (tuīguǎng)到多台接收机安置在若干条基线的端点，通过同步观测GPS卫星确定多条基线向量。
双程测距（ EDM）与单程 (dānchéng)测距（GPS）
共七十八页
主动式测距和被动式测距
被动式测距是发射站（例如卫星）在规定的时刻内准确地发
出信号，用户则根据自己的时钟记录信号到达的时间，根据时差
求得单程距离。t
由于用户只需被动的接收信号，故称为被动式测距。
其优点是用户无需发射信号，因而便于(biànyú)隐蔽自己，用户装置也较简单，只配备接收设备即可。为了众多用户同时工作，要求接收机钟和各卫星钟都要和GPS 时间系统保持同步，所以对钟的稳定度提出了很高的要求，或者要求采取特殊措施解决钟差对测

GPS测量原理及应用GPS卫星定位基本原理

一、伪距测量
• 1.如何进行伪距测量？ • 测距码 • 复制码 • 时间延迟 • 自相关系数 • 伪距
（1）为什么要用码相关法测定伪距？
• 测距码看起来是杂乱无章的，其实是按照某一规律编排的，每个码都对应着某一特定的时间。
• 为什么不用测距码的某一个标志来进行伪距测量呢？
• 每个码在产生的过程中都带有误差，信号经过长距离传送后也会产生变形，因而根据某一标志来进行量测会带来较大误差。
§3 载波相位测量
载波相位测量>概述
一、概述
• 为了满足高精度定位的需要 – 测距码伪距测量是全球定位系统的基本测距方法。 – 测距精度：C/A码：2.93 m Ｐ码：0.293 m – 载波：λL1=19cm， λL2=24cm – 测距精度：1-2mm
载波相位测量>概述
一、概述
发自卫星的电磁波信号：
• （4）测距码为周期性序列，因而自相关系数也具有相同的周期。理论上仍会有多值问题。
2、用测距码测定伪距的原因
1、易于将微弱的卫星信号提取出来 2、可提高测距精度 3、便于用码分多址技术对卫星信号进行识别和处理 4、便于对系统进行控制和管理
3.伪距测量的观测方程
• 观测值 • 几何距离 • 观测值与几何距离间的关系
度特别好的原子钟才有可能实现。 • 接收机钟改正数的解决方法
• 2计算方法线性化列出误差方程最小二乘原理求解
三特殊情况下的定位
• 加权约束解：不减少观测值的数量，而在求解时给“已知参数”以适当的权。允许该参数在“已知值” 附近作微小变动，则能加强解的强度，获得较精确的结果。
• 高程约束解 • 时间约束解
GPS定位的方法与观测量>概述

第六讲-GPS卫星定位的基本原理(1)

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dioj n

dj trop
上式中有4个未知数（用户三维坐标和接收机的钟差dT ）。这样在任何一个观测瞬间，用户至少需要同时观测4颗卫星，以便解算4个未知数。
载波相位测量—优势
伪距测量的不足：
测距码的码元宽度较大，因此量测精度较低。（对C/A码而言精度3m左右，P码约为30cm）
快速确定整周未知数法(FARA)
Fast ambiguity resolution approach
1990年E．Frei和G．Beutler提出基本思路：
利用初始平差的解向量及其精度信息，以参数估计和统计假设检验为基础，确定在某一置
信区间内N0的可能的整数解的组合；依次将N0的每一组合作为已知值，重复进
• 根据电磁波传播原理， Tb时接收到的和Ta时发射时的相位不变，即j（Tb） = j（ta）
• 在Tb 时，载波相位观测量为： = （tb）- j（Tb） = （tb）- j（ta）
载波相位测量的观测方程（续）
• 考虑卫星钟差和接收机钟差，有Ta =ta+ta , Tb =tb+tb , 则：

f c

f ta

f tb

f c
1

f c
2
• f：接收机产生的固定参考频率
• c: 光速
• ρ：卫星至接收机之间的距离（未知数）
•δρ1：电离层影响 •δρ2：对流层影响 •δta ：卫星钟差 •δtb ：接收机钟差（未知数）
伪距测量与载波相位测量的观测方程的联系
由于=c/f，则：
任一时刻ti卫星Sj 到k接收机的相位差：

GPS-第5讲距离测量与GPS定位

2、重建载波的方法
互相关（交叉相关）
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。
RL2 RL1,C / A (RL2 ,Y RL1,Y ) L2 L1,C / A (L2 L1 )
将L1、L2上调制的Y码（Y1、Y2）进行相关处理，用Y1去掉L2上的Y2，即可恢复L2载波。
φ λ ( X S X )2 (Y S Y )2 (Z S Z )2 N λ C dt C dT Vion Vtrop
1、同类型同频率观测值的线性组合—— 差分观测值
差分观测值的定义
将相同频率的GPS观测值依据某种方式求差所得到的组合观测值（虚拟观测值）。
P码
Y码
W码
1(0)
P码=
-Y码
Y码
➢ Z跟踪技术：将接收机
P码
复制的P码在1个W码
元宽度内与卫星信号
W码
-1(1)
（Y码）进行相关处
Y码
理。
Z 跟踪法的优点:
➢ 无需了解Y码结构，可测定双频伪距观测值； ➢ 可获得卫星导航电文； ➢ 可获得全波长的L1和L2载波； ➢ 信号质量较平方法和互相关法好。
4、GPS测量的基本观测方程
~ρ C t C (tR T S )
C [(tR_GPS dt) (T S _GPS dT)]
C (tR_GPS T S _GPS ) C dt C dT
R C dt C dT Vion Vtrop
接收机钟差引起的距离误差
第五章距离测量与GPS定位
利用测距码测定卫地距载波相位测量观测值的线性组合周跳的探测及修复整周模糊度的确定单点定位相对定位差分定位
§5.1 利用测距码测定卫地距

GPS定位测量技术的基本原理和使用方法

GPS定位测量技术的基本原理和使用方法导语：在现代社会中，GPS定位测量技术已广泛应用于交通、导航、军事等领域。

本文将介绍GPS的基本原理和使用方法，深入探讨其在定位测量中的应用。

一、GPS定位测量技术的基本原理GPS（Global Positioning System），全球定位系统，是一种基于卫星的导航系统。

它由一系列卫星、地面控制站和用户接收机组成。

GPS的基本原理是通过卫星测距和三角定位来实现定位测量。

1.卫星测距GPS系统中的卫星通过发射微波信号与接收机进行通信和测距。

接收机接收到卫星发送的信号后，通过计算信号的传播时间和接收机的时钟误差，可以得出卫星与接收机之间的距离。

2.三角定位GPS定位测量利用的核心原理是三角定位。

接收机同时与至少三颗卫星通信，并根据卫星与接收机之间的距离来计算自身的位置。

三颗卫星的轨道信息和卫星钟差信息通过控制站进行更新，接收机通过与卫星的通信获取这些信息。

3.误差校正GPS定位测量存在着种种误差，例如大气延迟、钟差误差、多径效应等。

为了提高定位的准确性，需要对这些误差进行校正。

目前有一些先进的校正方法，如差分GPS、精密定轨等，可以提高定位测量的精度。

二、GPS定位测量技术的使用方法GPS定位测量技术已广泛应用于交通导航、地质勘探、军事作战等众多领域。

下面将以几个具体的应用场景来介绍GPS的使用方法。

1.交通导航现代汽车配备了GPS定位系统，可以实时获取当前位置和导航信息，帮助驾驶员更准确地到达目的地。

用户只需选择目的地，导航系统会计算最佳行驶路线，并提供导航指引，为驾驶员提供最佳的行车路线，避免交通拥堵或迷路。

2.地质勘探在地质勘探工作中，GPS定位技术被广泛应用于测量地表运动、构造断裂等地质现象。

研究人员使用GPS接收机对地表标志物进行定位测量，获取地表的变动信息。

通过对地表运动的监测，可以预测地震、地质灾害等自然灾害的发生。

3.军事作战GPS定位测量技术在军事领域发挥着重要作用。