5 伪距差分定位原理
伪距定位的基本原理
伪距定位的基本原理
伪距定位技术是一种基于卫星信号的定位方法，主要使用在全球定位系统（GPS）中。
其原理是通过接收卫星信号并测量信号传输时间，从而得到接收器与卫星之间的距离差。
通过多个卫星的信号测量，可以计算出接收器的位置。
伪距定位技术的基本原理是利用卫星发射的信号，接收器接收到信号后记录下信号的到达时间。
因为信号传输时速度是已知的，通过记录到达时间，就可以计算出信号传播的距离。
而通过接收多颗卫星的信号并计算距离，就可以确定接收器的位置。
在伪距定位技术中，卫星发射的信号包含有精确的时间信息。
接收器通过接收这个信号，可以知道卫星在发送信号时的精确时间。
而当信号到达接收器时，接收器也可以记录下接收信号的时间。
通过计算信号传播时的时间差，就可以计算出信号传播的距离。
然而，在实际应用中，由于卫星与接收器之间的距离相差较远，信号传播的路径存在多种可能。
因此，要精确地计算信号的传播距离，需要考虑多种因素，如信号传播的时间、信号传播的路径、信号传播过程中遇到的障碍物等。
为了提高伪距定位的精度，需要使用更为复杂的算法，如差分GPS等。
总的来说，伪距定位技术是一种基于卫星信号的定位方法，其原理是通过接收卫星信号并测量信号传输时间，从而得到接收器与卫星
之间的距离差。
通过多个卫星的信号测量，可以计算出接收器的位置。
在实际应用中，为了提高精度，需要考虑多种因素，并使用更为复杂的算法。
伪距定位原理.ppt
1、GPS伪距定位解的精度评定。
小结
Summary
本节课到此结束
3. 伪距定位观测方程的解
The Solution of Observation Equations
3.3 几个有关的问题
(4) 伪距定位的几何解释
三球定位原理
小结
Summary
伪距定位原理是《GPS原理与应用》的核心内容，主要介绍 了伪距定位观测方程的建立和伪距定位观测方程的解，得到了必 须同时观测4颗卫星才能进行定位的结论。
l j X m jY n j Z ctr 0j %j ct j I j T j
小结 Summary
伪距定位原理是《GPS原理与应用》的核心内容，主要介绍 了伪距定位观测方程的建立和伪距定位观测方程的解，得到了必 须同时观测4颗卫星才能进行定位的结论。
作业题
1.利用GPS进行伪距定位，为什么必须至少同时观测4颗卫星？ 2.如何利用GP j T j
toc、a0、a1、a2
2. 伪距定位观测方程
The Observation Equations
2.3 信号传播时延
真实的信号传播时延：
j Tr T j
实测的信号传播时延：
%j tr t j
tj T j tj tr Tr tr
%j (Tr tr ) (T j t j )
2. 伪距定位观测方程
The Observation Equations
2.4 伪距
%j (Tr T j ) tr t j
j tr t j
c%j c j c tr c t j
%j j c tr c t j
伪距(Pseudo Range)是现代卫星导航系统的主要观测量之一。
伪距差分原理
伪距差分原理
伪距差分原理是一种通过测量卫星信号的伪距差来确定接收机位置的方法。
在使用全球定位系统（GPS）等卫星导航系统进行定位时，接收机需要同时接收多颗卫星的信号。
每颗卫星都会发送一个精确的时间信号，接收机通过测量自身接收到的卫星信号与卫星发送的信号之间的时间差（即伪距差）来计算自身与卫星的距离。
伪距差分原理的基本原理是：先将一个已知位置的基准站接收到的卫星信号质量较好的伪距数据与接收到的同一颗卫星信号的伪距数据进行比较，得到差分改正值。
然后将这个差分改正值应用到未知位置的移动接收机的伪距数据上，得到修正后的伪距数据。
通过修正后的伪距数据，再利用三角定位等方法，就可以精确计算出移动接收机的位置。
伪距差分原理的优点是能够有效消除大气延迟、钟差等误差，提高定位的精度。
但它的缺点是需要一个基准站的支持，并且基准站与移动接收机之间的距离不能太远，以保证差分改正值的准确性。
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。
伪距定位算法
伪距定位算法伪距定位算法是一种常用的定位算法，通过测量卫星与接收器之间的信号传播时间差来确定接收器的位置。
本文将介绍伪距定位算法的原理、应用和优缺点。
一、原理伪距定位算法基于卫星导航系统，如全球定位系统（GPS），利用卫星发射的信号和接收器接收到的信号之间的时间差来计算距离。
具体步骤如下：1. 接收器接收到至少四颗卫星发射的信号，并记录下信号接收时间。
2. 接收器通过卫星发射信号的速度（光速）和接收时间计算出信号传播的时间。
3. 根据信号传播的时间和速度，计算出卫星与接收器之间的距离。
4. 通过至少三颗卫星的距离计算出接收器的粗略位置。
5. 通过更多卫星的距离测量，使用三角定位法来提高定位的精确度。
二、应用伪距定位算法广泛应用于定位和导航系统中，如汽车导航、航空导航、军事定位等。
以下是几个常见的应用场景：1. 汽车导航：伪距定位算法可以通过接收卫星信号，确定汽车的位置，并提供导航指引，帮助驾驶员准确找到目的地。
2. 航空导航：伪距定位算法在航空导航中起到关键作用。
飞机上的导航系统可以通过接收到的卫星信号，实时确定飞机的位置和航向，为飞行员提供准确的导航信息。
3. 军事定位：伪距定位算法在军事领域具有重要意义。
军事装备可以通过接收到的卫星信号，确定士兵或装备的位置，实现精确的定位和导航。
三、优缺点伪距定位算法有以下优点：1. 精度高：伪距定位算法可以通过接收多颗卫星的信号，使用三角定位法来提高定位的精确度。
在开放区域和有良好信号接收条件的情况下，定位精度可以达到几米甚至更高。
2. 全球覆盖：伪距定位算法依托于卫星导航系统，如GPS，可以在全球范围内提供定位服务。
只要能接收到足够数量的卫星信号，就可以进行定位。
3. 实时性强：伪距定位算法能够实时计算接收器的位置，及时提供定位信息。
在导航和军事等领域，实时性对于决策和行动至关重要。
然而，伪距定位算法也存在一些缺点：1. 受环境影响：伪距定位算法对信号的接收环境要求较高，如高层建筑、山地、森林等会对信号传播产生阻碍，影响定位精度。
伪距定位算法
伪距定位算法伪距定位算法是一种常用的定位方法，它通过测量接收机与多个卫星之间的信号传播时间差来确定接收机的位置。
本文将介绍伪距定位算法的原理、应用和优缺点。
一、原理伪距定位算法的基本原理是通过测量接收机与卫星之间的信号传播时间差来计算接收机的位置。
当接收机接收到卫星发送的信号时，会记录下信号的传播时间，然后通过计算信号传播速度和传播时间的乘积，得到接收机与卫星之间的距离。
通过测量多个卫星的距离，可以得到接收机的位置。
为了实现伪距定位，需要满足以下条件：1. 接收机与卫星之间需要有可靠的信号传输通道，通常使用全球定位系统（GPS）卫星进行定位；2. 接收机需要能够接收卫星发射的信号，并记录下信号的传播时间。
二、应用伪距定位算法在定位领域有广泛的应用，特别是在导航、测量和地理信息系统等领域。
以下是一些伪距定位算法的应用场景：1. 车辆导航：伪距定位算法可以用于车辆导航系统，通过测量车辆与卫星之间的距离，可以确定车辆的位置，并提供导航指引。
2. 航空导航：在航空领域，伪距定位算法可以用于飞行导航系统，帮助飞行员确定飞机的位置和航向。
3. 海洋测量：伪距定位算法可以用于海洋测量，通过测量浮标与卫星之间的距离，可以确定浮标的位置，进而推算海洋的深度和地形。
4. 农业测量：伪距定位算法可以用于农业测量，通过测量农田与卫星之间的距离，可以确定农田的位置和面积，为农业生产提供基础数据。
三、优缺点伪距定位算法具有以下优点：1. 算法原理简单，易于实现和理解；2. 定位精度较高，通常可以达到几米甚至更精确的级别；3. 适用范围广，可以用于不同的定位场景。
然而，伪距定位算法也存在一些缺点和限制：1. 对信号传输的可靠性要求较高，如果遇到信号干扰或遮挡，定位精度会受到影响；2. 需要测量多个卫星的距离才能确定位置，对接收机的硬件和算法要求较高；3. 时间同步要求较高，需要接收机和卫星之间的时间同步才能准确测量信号传播时间。
第五章GPS伪距测量定位
GPS 263529.088 -2207980.555 4449130.077 4000293.189 0.086 3.38
摄站 263529.326 -2208009.199 4449106.838 4000366.851 0.088 3.38
GPS 263530.112 -2208103.797 4449030.090 4000366.851 0.094 3.38
第五章GPS伪距测量定位
位置DGPS测量
位置DGPS测量是一种简单的差分定位模式
X R YR
XR YR
X YR
R 0
0
Z R Z R Z R 0
X R , YR , Z R ——基准接收机所测得的基准站三维坐标 X R 0 , YR 0 , Z R 0 ——基准站在WGS-84大地坐标系内已知三维坐标
称为GPS时系）。
第五章GPS伪距测量定位
3种时间系统的相互关系
第五章GPS伪距测量定位
❖ 伪噪声码（C/A码或P码）从GPS卫星到GPS信号 接收天线的传播时间：
T(R)t(S) （5.1.1）
T ( R) ——伪噪声码从GPS卫星到GPS信号接收天线的时元
t ( S ) ——伪噪声码在其GPS卫星的发射时元
第五章GPS伪距测量定位
若用e表示用户到第j颗卫星的单置矢量（方向余
弦），并考e • 虑到j(t)j(t)
GPS伪距定位原理
GPS伪距定位原理GPS（Global Positioning System，全球定位系统）是由美国空军研制的一种全球导航卫星系统。
GPS伪距定位是GPS系统中最常用的定位方法之一1.GPS卫星发射信号：GPS系统由多颗卫星组成，每颗卫星都会以固定的频率（标称1575.42MHz）发送信号，信号包含卫星的时间信息、位置信息和其他相关信息。
2.接收机接收卫星信号：GPS接收机接收到来自至少4颗卫星的信号，并记录接收到信号的时间。
3.信号传播延迟校正：卫星信号在通过大气层时会受到延迟，这个延迟主要由电离层和对流层引起。
GPS接收机需要根据已知的模型对这些延迟进行校正，以准确测量信号传播的时间。
4.信号传播时间计算：接收机接收到卫星信号后，需要计算信号传播的时间。
这个时间包括从卫星发射信号到接收机接收信号的时间，以及信号传播过程中的延迟。
5.伪距计算：伪距是指接收机到卫星的距离。
由于接收机并不知道卫星的位置，因此无法直接测量距离。
为了得到伪距，接收机通过信号传播时间和光速的关系，计算出信号的传播距离。
6.位置计算：为了确定接收机的位置，至少需要4颗卫星的伪距数据。
通过最小二乘法或其他拟合算法，计算接收机的位置。
由于卫星的位置是已知的，接收机的位置可以通过计算得到。
7.误差校正：在计算接收机的位置时，还需要进行误差校正，包括钟差误差、大气延迟误差、多径效应等。
这些误差会对定位结果产生影响，需要进行相应的补偿。
8.定位结果显示：经过以上步骤，GPS接收机得到了接收机的位置。
这个位置可以以经度、纬度和海拔高度的形式显示。
综上所述，GPS伪距定位原理基于距离测量的原理，通过测量接收机与多颗卫星之间的距离来确定接收机的位置。
通过对信号传播延迟的校正、信号传播时间的计算、伪距的计算、位置的计算和误差的校正，最终可以得到接收机的准确位置。
这种伪距定位方法广泛应用于GPS导航系统、地理测量、车辆定位等领域。
伪距差分和浮点解
伪距差分和浮点解
伪距差分和浮点解都是全球定位系统（GPS）中常见的术语，用于提高GPS定位精度和稳定性。
1. 伪距差分（Pseudorange Differential）：伪距差分是一种技术，通过对来自两个或多个接收机的GPS信号进行比较，来减小GPS定位中的误差。
其原理是，多个接收机接收到相同的GPS信号，但由于它们的位置不同，由于大气延迟、卫星位置误差等因素，导致接收到的信号存在微小的差异。
通过测量这些差异，并利用差分算法进行处理，可以消除或减小这些误差，从而提高定位的精度。
2. 浮点解（Float Solution）：浮点解是指GPS定位中的一种解算方式，即通过接收到的GPS 信号，仅使用伪距信息来估计接收机的位置。
由于存在各种误差因素（如大气延迟、卫星位置误差等），浮点解通常只能提供相对较低精度的位置估计，但其计算复杂度较低，适用于许多实时定位应用。
与浮点解相对应的是固定解（Fixed Solution），固定解通过同时使用伪距和载波相位信息，以及差分技术等，可以获得更高精度的位置解算结果。
总的来说，伪距差分和浮点解都是用于提高GPS定位精度和稳定性的技术手段，它们在不同的应用场景和精度要求下有不同的优劣势。
伪距定位算法
伪距定位算法伪距定位算法是一种常用的定位算法，广泛应用于全球卫星导航系统（GNSS）中。
它通过测量卫星和接收机之间的信号传播时间差，进而计算出接收机的位置。
这种算法采用简单可行的测量方法，具有较高的定位精度和稳定性，因此被广泛应用于航空、航海、地理勘测等领域。
伪距定位算法的基本原理是利用卫星与接收机之间的距离信息来确定位置。
当接收机接收到卫星信号时，它会测量信号的到达时间，并和卫星发射信号的到达时间之差进行计算。
这个时间差称为伪距差。
由于信号传播速度已知，通过计算伪距差，可以得到卫星与接收机之间的距离。
伪距定位算法需要使用至少四颗卫星的信号才能进行定位。
通过测量多个卫星信号的伪距差，可以得到多组距离信息。
接着，通过三角定位原理，将每组距离信息转化为坐标系中的坐标。
最后，将这些坐标进行处理和计算，可以得到接收机的准确位置。
除了测量信号传播时间差，伪距定位算法还需要考虑其他因素的影响，如信号传播路径的误差、卫星与接收机的钟差等。
为了提高定位的精度，专业的接收机一般会通过校准和滤波来消除这些误差。
此外，天线的选择和放置位置也会影响信号接收的质量，从而影响定位的准确性。
伪距定位算法在实际应用中有着广泛的指导意义。
它不仅被用于卫星导航系统，还可以应用于移动通信领域的定位服务。
通过接收多个基站的信号，手机可以使用伪距定位算法计算自身的位置，并在导航、实时定位等方面提供服务。
此外，在灾害救援、海上救援等应急情况下，伪距定位算法也可以提供准确的定位信息，帮助救援人员准确找到目标。
总的来说，伪距定位算法是一种精确可靠的定位算法，在各个领域都有着广泛的应用。
通过测量信号传播时间差，结合卫星导航系统的信息，可以得到接收机的准确位置。
它在航空、航海、地理勘测等领域发挥着重要的作用，并且对移动通信、救援等领域也有着重要的指导意义。
随着技术的发展，伪距定位算法将会进一步完善和应用，为人们的生活带来更多便利和安全。
DGPS原理以及GPS系统的特点知识介绍
DGPS原理以及GPS系统的特点知识介绍DGPS原理目前GPS系统提供的定位精度是优于10米，而为得到更高的定位精度，我们通常采用差分GPS技术：将一台GPS接收机安置在基准站上进行观测。
根据基准站已知精密坐标，计算出基准站到卫星的距离改正数，并由基准站实时将这一数据发送出去。
用户接收机在进行GPS观测的同时，也接收到基准站发出的改正数，并对其定位结果进行改正，从而提高定位精度。
差分GPS分为两大类：伪距差分和载波相位差分1．伪距差分原理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”2．载波相位差分原理载波相位差分技术又称RTK（Real Time Kinematic）技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。
即是将基准站采集的载波相位发给用户接收机，进行求差解算坐标。
载波相位差分可使定位精度达到厘米级。
大量应用于动态需要高精度位置的领域。
GPS系统的特点GPS系统具有全天候、全方位、高精度、多用途以及方便快捷高效等特点。
1）全天候：指野外观测可不受时间的限制。
不论白天黑夜、刮风下雨、夏暖冬寒，均可获得满意的观测效果。
2）全方位：指野外作业不受空间的限制，只要能同时接收到四颗以上卫星的信号，即可进行定位。
不要求测站间互相通视，可在陆地、海上、水上、空中（航测）测量定位。
既可静态观测，也可动态观测。
3）高精度：单频GPS接收机静态测量（后处理）精度可达±5mm+2ppm·D。
双频GPS 接收机静态测量精度可达±5mm+1ppm·D。
实时动态测量（RTK）精度可达±20mm+2ppm·D。
4）多用途：不仅用于测量定位，还可用于导航以及测速和授时。
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。
伪距差分法
伪距差分法伪距差分法概述伪距差分法是一种高精度的卫星定位技术，利用多颗卫星的信号进行测量，通过计算卫星与接收机之间的距离差异来确定接收机的位置。
该技术广泛应用于导航、航空、船舶、地质勘探等领域。
原理伪距差分法利用卫星发射的信号在空气中传播的时间和速度来测量接收机与卫星之间的距离。
由于信号在传播过程中会受到大气延迟、多径效应、钟差等因素的影响，因此需要对这些误差进行校正。
伪距差分法通过将两个接收机之间的距离作为基线，测量它们到同一颗卫星发射信号时的时间差，从而消除大气延迟和钟差误差。
这种方法可以提高定位精度，并且可以实现实时动态定位。
步骤1. 接收卫星信号接收机接收来自多颗卫星发射的信号，并记录每个信号到达时间。
2. 计算伪距根据接收到的信号时间和卫星的发射时间，计算出信号在空气中传播的时间和距离，得到伪距数据。
3. 校正误差对伪距数据进行误差校正，包括大气延迟、钟差、多径效应等。
4. 计算位置利用多颗卫星提供的伪距数据和已知位置的卫星位置信息，计算接收机的位置。
优点1. 高精度：伪距差分法可以实现亚米级别的定位精度，适用于高精度定位需求的场合。
2. 实时性：伪距差分法可以实现实时动态定位，适用于需要快速响应和及时更新位置信息的场合。
3. 可靠性：伪距差分法可以同时接收多颗卫星信号，并且可以通过校正误差来提高定位精度和可靠性。
缺点1. 受环境影响：大气延迟、多径效应等因素会影响信号传播速度和时间，从而影响定位精度。
2. 依赖基站：伪距差分法需要至少两个接收机作为基站来进行测量，如果基站不稳定或者无法提供准确的参考数据，则会影响定位精度。
应用1. 导航：伪距差分法被广泛应用于GPS导航系统中，可以提供高精度的导航信息。
2. 航空：伪距差分法可以用于飞机自动驾驶系统和着陆导航系统，提高飞行安全性。
3. 船舶：伪距差分法可以用于海上定位和导航，提高船舶安全性。
4. 地质勘探：伪距差分法可以用于地震勘探、矿产勘探等领域，提高勘探效率和精度。
伪距定位原理
伪距定位原理伪距定位是一种基于卫星导航系统的定位技术，通过测量接收机与卫星之间的信号传播时间，计算出接收机与卫星之间的距离，从而实现定位的方法。
它是全球定位系统（GPS）等卫星导航系统的核心原理之一。
伪距定位的原理是基于信号传播时间的测量。
卫星导航系统中的卫星发射信号，接收机接收到信号后，通过测量信号传播的时间差来计算距离。
具体的步骤包括以下几个方面：卫星导航系统中的卫星发射的信号是带有时间标记的，接收机接收到信号后可以获取到信号的发射时间。
接收机内部的时钟也会记录下接收信号的时间。
然后，接收机会根据信号传播的时间差来计算距离。
由于信号在空间中的传播速度是已知的，可以使用速度乘以时间的方法来计算距离。
即距离 = 速度× 时间差。
接下来，为了精确计算距离，需要考虑到信号传播过程中可能存在的误差。
其中最主要的误差是信号传播速度的不确定性。
由于信号在大气层中传播会受到大气折射的影响，导致信号传播速度发生变化。
为了补偿这个误差，接收机会使用传播速度的平均值来计算距离。
通过同时测量多颗卫星的信号传播时间差，可以计算出接收机与卫星之间的距离，并利用三角定位原理来确定接收机的位置。
通过测量多颗卫星的伪距，可以得到多个方程，通过解这些方程可以确定接收机的位置坐标。
伪距定位原理的关键在于准确测量信号传播的时间差。
为了提高定位的精度，还需要考虑到其他误差的影响，如卫星运动的误差、接收机钟差的误差、多路径效应等。
针对这些误差，可以采取差分定位、精密星历预报、多路径抑制等技术手段来进行校正和补偿，提高定位的准确度和可靠性。
总结一下，伪距定位原理是一种基于信号传播时间的定位方法，通过测量信号传播的时间差来计算距离，并利用多颗卫星的伪距来确定接收机的位置。
它是卫星导航系统的核心原理之一，广泛应用于航空、航海、车辆导航等领域。
通过不断的技术改进和创新，伪距定位技术的定位精度和可靠性将进一步提高，为人们的定位需求提供更好的解决方案。
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伪距测量是一种通过计算信号的传播时间来确定接收器与卫星之间距离的技术。
这种技术被广泛应用于全球定位系统（GPS）等卫星导航系统中，以实现精确的定位和导航。
伪距测量原理伪距测量是基于卫星与接收器之间的信号传输时间来计算两者之间的距离。
GPS系统中有多颗卫星，每颗卫星都会向地球上的接收器发射信号。
接收器会记录下每个信号到达时刻，并与接收器自身的时钟进行比较，从而确定每个信号相对于接收器时钟的延迟时间。
由于信号在空气中传播速度不同，因此需要对信号进行校正以消除传播延迟。
这个校正过程使用了一个称为“电离层延迟”的参数，该参数取决于天空中电离层密度和太阳活动水平等因素。
在确定了每个卫星到达时刻和电离层延迟后，可以使用简单的公式计算出卫星与接收器之间的距离。
该公式为：D = c × (T - t)其中，D表示卫星与接收器之间的距离，c表示信号在真空中的传播速度，T表示卫星发射信号的时间，t表示接收器接收信号的时间。
伪距定位原理伪距测量可以用于定位，即确定接收器所处的位置。
GPS系统中至少需要三颗卫星才能确定一个点的位置。
由于每个卫星与接收器之间的距离都可以通过伪距测量得出，因此可以使用三个或更多卫星提供的距离信息来计算出接收器所处的位置。
具体来说，可以使用三个或更多卫星提供的距离信息构建一个三角形，其中每个卫星对应一个顶点。
由于每个顶点到接收器之间的距离已知，因此可以使用三角形定位原理计算出接收器所处位置。
需要注意的是，在实际应用中还需要考虑误差来源和校正方法。
例如，在伪距测量过程中可能存在多径效应（即信号在传播过程中反射、折射等导致信号到达时间不确定），需要采用特殊技术进行校正。
此外还可能存在时钟误差、电离层变化等因素导致误差。
总结伪距测量及定位原理是卫星导航系统中的核心技术之一。
通过伪距测量可以计算出卫星与接收器之间的距离，进而实现定位和导航。
在实际应用中需要考虑误差来源和校正方法，以保证测量精度和可靠性。
5 伪距差分定位原理
Multi-functional Satellite Augmentation System
GPS Aided Geo Augmented Navigation
印度 -- GAGAN
SBAS -- Satellite Based Augmentation System
实时差分
距离差分
事后差分
伪距差分
观测值类型
单基准站差分
工作原理及数学模型
相位差分
局域差分 广域差分
相位平滑 伪距差分
2.2 差分GNSS构建(I)
单基准站差分
定义：
仅仅根据一个基准站所提供的差 分改正数信息进行改正的差分GNSS 技术（系统），称为单基准站 GNSS差分技术（系统）。
系统构成：
基准站（一个）、数据通讯链、用户域差分
差分范围有限
广域差分GNSS
定义：
在一个相当大的区域中，较为均匀地布设少量的基准站 组成一个稀疏的差分GNSS网，各基准站独立进行观测并将 求得的距离差分改正数传给数据处理中心，由其进行统一 处理，以便将各种误差分离开来，然后再将卫星星历 改正数、卫星钟差改正数、大气延迟模型等播发给用户， 这种技术（系统）称为广域差分GNSS技术（系统）。
SA on
100m 20 40m
伪距单点定位
SA off 单基准站差分
差分GNSS
Differential GNSS
局域差分
广域差分
5 ~ 10m
应用范围和用户数量 受到限制
sub meter
WAAS
1.2 差分GNSS原理(I)
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SA on
100m 20 40m
伪距单点定位
SA off 单基准站差分
差分GNSS
Differential GNSS
局域差分
广域差分
5 ~ 10m
应用范围和用户数量 受到限制
sub meter
WAAS
1.2 差分GNSS原理(I)
卫星轨道误差 卫星钟差
~ 1.0m ~ 1.5 m
距离越远差分 误差越来越大， 需建立大量基 准站
局域差分
差分范围有限
广域差分GNSS
定义：
在一个相当大的区域中，较为均匀地布设少量的基准站 组成一个稀疏的差分GNSS网，各基准站独立进行观测并将 求得的距离差分改正数传给数据处理中心，由其进行统一 处理，以便将各种误差分离开来，然后再将卫星星历 改正数、卫星钟差改正数、大气延迟模型等播发给用户， 这种技术（系统）称为广域差分GNSS技术（系统）。
差分定位时的误差估值
误差类型
数据通讯链
0 0 0 0 0
间距 ( km ) 100 300 500 0 0.04 0.73 0.40 0 0 0.13 0.22 1.25 1.60 0.40 0.40 1.94 2.79
已知坐标 基准站 差分改正信号 用户
卫星钟差 卫星轨道误差 电离层延迟 对流层延迟 差分GNSS误差
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③ 最小方差法
Vu PV1 PV2 PV3 PV4 PV5 1 2 3 4 5 var (Vi ) min
Pj
优点 -- 差分精度高、可靠性高，差分范围增大。 特 点：缺点 -- 差分范围仍然有限，模型不完善。
2.2 差分GNSS构建(III)
广域差分
单基准站差分
各种误差源综合考虑 卫星星历误差 卫星钟差 . . .
2.2 差分GNSS构建(III)（续）
数学模型：
与普通差分的主要区别在于：
普通差分是考虑的是误差的综合影响（位置或距 离改正），而广域差分对各项误差加以分离，建立 卫星星历误差、卫星钟差、大气延迟等各自的改正模 型。
用户根据自身的位置对观测值进行改正。
特点：
优点 --差分精度高、差分精度基本上与用户至基准站的距离无
电离层误差 对流层误差
~ 4 -- 7 m
~ 0.4 -- 0.7 m
接收机钟差
A B
~ 30 m
误 差 空 间 相 关
多路径效应
~ 0.6 -- 1.2 m
1.2 差分GNSS原理(II)
差分GNSS
利用设置在坐标已知的点（基准站）上 的GNSS接收机测定GNSS测量定位误差， 用以提高在一定范围内其它GNSS接收机 （流动站）测量定位精度的方法。
ic
已知位置
c 计算距离 i
· P
观测伪距 i
缺点
真实位置 P
差分改正计算的数学模型较 复杂，差分数据的传输量大。
c 计算距离 i i
二 差分GNSS类型及其构建 2.1 差分GNSS类型 2.2 差分GNSS构建
2.1 差分GNSS类型
位置差分
差分改正数类型 数据处理时间
② 偏导数法
V V V2 V1 ( L2 L1 ) ( B2 B1 ) L B V V V ( L L ) V ( B B ) 1 3 1 3 1 3 L B V V Vu V1 ( Lu L1 ) (Bu B1 ) L B
PjV j Vu Pj
按照用户离基准站的距离定权；
Pj
Dj
通过加权平均可一定程度上顾及位 置对差分改正数的影响。 至少需要三个基准站，当覆盖区域 较大时，可扩充至二阶偏导数，相应基 准站数也要增加； 已顾及位置变化对差分改正数的影 响，差分定位精度有明显提高； 用户位于基准站连成的多边形外时， 效果不理想。 实质也是加权平均法，其权是在是用户 改正数的方差最小条件下导出的；
二者观测的卫星组可能不 一致，由此得到的坐标结果之间 往往不匹配，相关性较差，从而 影响差分定位精度。
1.2 差分GNSS原理(IV)
距离差分
星历位置
S'i
卫星钟差 电离层延迟 对流层延迟
优点
基准站与流动站不要求观测 完全相同的一组卫星。
真实位置
Si
接收机钟差
ic i
测量噪声
i ( xs xr ) 2 ( ys yr ) 2 ( zs zr ) 2 ( tr ts )c ion trop rel
用户只需GPS接收机即可接收 到差分改正信息，无需配备其他 装置，而且同步卫星具有很大的 覆盖面，较好地解决了数据 通讯问题； 同步卫星可作为GPS卫星来使 用，提高了GPS导航的精度和可 靠性，即所谓的空基伪卫星技 术。
2.2 差分GNSS构建(III)（续）
类似系统：
日本 -- MSAS 欧洲 -- EGNOS
2.2 差分GNSS构建(III)（续）
系统构成： 基准站*（多个）、数据通讯链*、数据处理中心、
监测站、用户
地球同步卫星 GNSS卫星
用户
通 讯
数据处理中心
基准站
基准站的数量视覆盖面积而定； 数据通讯链分为两部分：
基准站、数据处理中心与监测站 （计算机网络） 数据处理中心与用户 （卫星通信、无线电广播）
伪距差分定位原理
授课教师：刘志强 单 位：河海大学
主要内容
（一）差分GNSS基本原理
（二）差分GNSS类型及其构建
一 差分GNSS基本原理 1.1 概 述 1.2 差分GNSS原理
一 差分GNSS基本原理 1.1 概 述 1.2 差分GNSS原理
1.1 概 述
导航和实时动态定位
多种误差 因素影响
关、差分范围大
缺点 --系统结构复杂、建设费用高
2.2 差分GNSS构建(III)（续）
广域差分增强系统WAAS
Wide Area Augmentation System
区别：
地球同步卫星也采用 L1 载波， 在载波上也调制C/A码，并将自己 的卫星星历和差分改正信息当做 导航电文转发给用户。
优点：
RTCM-SC-104
已知坐标 基准站
差分改正信号
特点：
用户
优点 -- 结构和模型简单、易实施； 缺点 -- 差分范围小、精度随距基准
站距离的增加而下降，可靠性低。
2.2 差分GNSS构建(II)
局域差分
定义：
在某一局部区域中布设若干个基 准站，用户根据多个基准站所提供 的改正信息经平差计算后求得自己 的改正数，这种技术（系统）称为
实时差分
距离差分
事后差分
伪距差分
观测值类型
单基准站差分
工作原理及数学模型
相位差分
局域差分 广域差分
相位平滑 伪距差分
2.2 差分GNSS构建(I)
单基准站差分
定义：
仅仅根据一个基准站所提供的差 分改正数信息进行改正的差分GNSS 技术（系统），称为单基准站 GNSS差分技术（系统）。
系统构成：
基准站（一个）、数据通讯链、用户
0.59 1.11
1.2 差分GNSS原理(III)
位置差分
优点
差分改正计算的数学模型简 单，差分数据的传输量少。
缺点
基准站接收机 -- 通道数较多 P'
已知位置
P
用户接收机
-- 通道数较少
伪距单点定位
PP-- 基准站上的接收机对GNSS卫星进行观
测，确定出测站的观测坐标，测站的已知坐标 与观测坐标之差即为位置改正数。
多基准站局域的GNSS差分技 术（系统）。 系统构成：
基准站（多个）、数据通讯链、用户
各基准站进行独立观测，分别计算差分 改正数并向外播发；
多个基准站的 改正数
用户改正数
对改正数的类型、内容、结构、格式及 各站的标识符作统一规定。
2.2 差分GNSS构建(II)（续）
数学模型：
① 加权平均法
European Geostationary Navigation Overlay Service
Multi-functional Satelliteugmented Navigation
印度 -- GAGAN
SBAS -- Satellite Based Augmentation System