2_伪距差分定位原理
02-4.5 伪距单点定位原理
伪距单点定位原理
主讲教师：李慧
C
ONTENTS
01 伪距
目
录
02 伪距与真实距离的关系
03 伪距法定位解算过程
伪距单点定位原理
➢伪距
伪随机码测量得到的伪距中包含接收机时钟误差、卫星时钟误 差、大气延时误差等。
j k
c
R
j k
cd k
cd
j
d
j ion
d
j trop
j k
——接收机k至卫星 j 的伪距，由接收机直接测量得到；
k
L2 k
vkn
I
n k
x
k
cd k
Lnk
准备数据与设置初始解 非线性方程组线性化
求解线性方程组 更新非线性方程组的根 判断牛顿迭代的收敛性
伪距单点定位原理 ➢伪距法定位解算过程
将方程写成矩阵形式： V = AX L
则解算结果为：
最小二乘
（1） n = 4时：
Xˆ A1L
（2） n > 4时：
Xˆ (AT A)1 AΤLபைடு நூலகம்
指定加权值时： Xˆ (AT R1A)1 AT R1L
01 伪距 02 伪距与真实距离的关系 03 伪距定位解算过程
xˆk
xˆk
,
yˆk
,
zˆk
T
则真实位置为： xk xˆk xk
对观测误差 vkj
j k
Rk j cd k
在概略位
置处进行泰勒展开，并忽略二次以上高
次项：
vkj
I jx kk
cd k
Lj k
同时观测n(n≥4)颗卫星时：
v1 I1 x cd L1
卫星测伪距
一、静态定位与动态定位（一）定义1．静态定位2．动态定位（二）动态定位和静态定位1．静态定位：由于接受机的位置固定不动，就可以进行大量的重复观测，所以静态定位可靠性强，定位精度高，在大地测量、工程测量中得到了广泛的应用，是精密定位中的基本模式。
2．动态定位：其特点是测定一个动点的实时位置，多余观测量少、定位精度低。
目前，导航型的GPS接受机可以说是一种广义的动态定位，它除了要求测定动点的实时位置外，一般还要求测定运动载体的状态参数，如速度、时间和方位等。
二、单点定位和相对定位1．定义GPS单点定位也叫绝对定位，就是采用一台接受机进行定位的模式，它所确定的是接受机天线在WGS-84世界大地坐标系统中的绝对位置，所以单点定位的结果也属于该坐标系统。
2．单点定位的优缺点：优点是只需一台接受机即可独立定位，外业观测的组织及实施较为方便，数据处理也较为简单。
缺点是定位精度较低，受卫星轨道误差，钟同步误差及信号传播误差等因素的影响，精度只能达到米级。
所以该定位模式不能满足大地测量精密定位的要求。
但它在地质矿产勘察等低精度的测量领域，仍有着广泛的应用前景。
3．相对定位定义：4．单点定位、相对定位与动、静态的关系在单点定位和相对定位中，又都可能包括静态定位和动态定位两种方式。
其中静态相对定位一般均采用载波相位观测值为基本观测量。
这种定位方法是当前GPS测量定位中精度最高的一种方法，在大地测量、精密工程测量、地球动力学研究和精密导航等精度要求较高的测量工作中被普遍采用。
三、主动式测距和被动式测距1．主动式测距用电磁波测距仪发射测距信号，通过另一端的反射器回来，再由测距仪接受。
如图4-2所示：根据测距信号的往、返传播时间求解出往、返距离2ρ 。
由于电磁波测距仪需在测站点上主动发出测距信号，故称这种测距方式为主动式测距。
主动式测距只需要求一起钟自身能在信号往、返时间段中保持稳定，就不会影响测距精度。
其缺点是用户必须发射信号，因而难以隐蔽自己，这对军事用户十分不利。
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。
基于伪距观测值的差分GPS定位方法与误差分析
基于伪距观测值的差分GPS定位方法与误差分析GPS（全球定位系统）是一种通过卫星和接收器，能够测量并计算出位置信息的技术。
而基于伪距观测值的差分GPS定位方法，是利用多个接收器之间相互比较的方法，来减小定位误差和提高精确度的。
1. GPS定位原理在介绍差分GPS定位方法之前，我们先简单了解一下GPS定位原理。
GPS系统是由一组卫星组成的，这些卫星以精确的轨道在地球周围运行。
接收器通过接收来自多个卫星的信号，并测量信号的到达时间差，从而可以计算出接收器所在位置与这些卫星之间的距离。
2. 差分GPS定位方法差分GPS定位方法是一种利用多个接收器相互比较的定位方法。
它的原理是，将一个接收器称为“基准接收器”，其他接收器称为“移动接收器”。
基准接收器的位置已知，并且其接收到的卫星信号与真实距离之间的误差可以通过其他方法进行校正。
移动接收器接收到的卫星信号经过基准接收器的校正，可以减小定位误差。
具体而言，移动接收器接收到的伪距观测值首先减去基准接收器与相同卫星之间的伪距观测值，然后再进行计算。
通过这种方法，定位精度可以显著提高。
3. 误差分析在进行差分GPS定位时，仍然存在一些误差因素会影响定位精度。
以下是一些主要的误差源：- 卫星时钟误差：卫星的内部时钟并非完美准确，会带来一定的测量误差。
这个误差源可以通过接收到的多个卫星信号之间的比较来减小。
- 卫星轨道误差：卫星的轨道也不是完美精确的，会引入一定的定位误差。
同样地，通过接收到的多个卫星信号之间的比较，可以减小这个误差源。
- 大气延迟：当卫星信号穿过大气层时，会出现一定的信号延迟。
这个延迟源导致伪距观测值的误差，但是大气延迟误差通常在10米以下。
- 多径效应：卫星信号在传播过程中可能会发生多次反射，在接收器处形成多个到达路径。
这个多径效应会导致伪距观测值产生误差，但是多径效应误差通常在几米以内。
除了以上主要误差源外，还有一些其他因素也会对GPS定位精度产生影响，如接收器本身的误差、电离层延迟等。
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。
差分GPS(DGPS)原理
差分GPS(DGPS)原理根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。
这三类差分方式的工作原理是相同的，即都是由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。
所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。
1. 位置差分原理这是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。
安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。
由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在误差。
基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。
最后得到的改正后的用户坐标已消去了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，提高了定位精度。
以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。
位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。
2. 伪距差分原理伪距差分是目前用途最广的一种技术。
几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。
国际海事无线电委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。
在基准站上的接收机要求得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。
利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。
然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差来改正测量的伪距。
最后，用户利用改正后的伪距来解出本身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。
与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加又出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。
用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。
3. 载波相位差分原理测地型接收机利用GPS卫星载波相位进行的静态基线测量获得了很高的精度（10-6～10-8）。
GPS伪距定位原理解析
GPS伪距定位原理解析GPS（Global Positioning System）全球卫星定位系统是一种基于卫星导航的定位和导航技术。
其核心是通过接收来自卫星的信号并计算信号的传播时间来确定接收器的位置。
而GPS伪距定位原理是GPS定位中最常用的一种方法。
一、信号传播时间计算GPS伪距定位原理的第一步是计算卫星信号传播的时间，也称为“伪距”。
接收器接收到来自至少4颗卫星的信号，并通过测量信号传播的时间来确定其与每颗卫星的距离。
伪距计算的基本原理是根据信号发送和接收之间的时间差来计算距离。
具体的计算方法是通过接收机和卫星的时钟进行时间同步，接收机记录下信号接收的时刻（T_r）以及卫星信号发送的时刻（T_s），然后计算两者之间的时间差Δt=T_r-T_s。
然而，接收机的时钟和卫星的时钟并不精确，存在一个时间偏差Δt_s，因此需要考虑纠正。
二、伪距的计算接下来，通过伪距的计算，可以找出接收机与卫星之间的距离。
由于速度为c的电磁波在传播过程中传播速度几乎不变，因此可以通过伪距的计算得到距离。
伪距（Pseudo-range）的定义是卫星到接收机之间的几何距离加上其他误差（如大气误差、多径效应等）。
伪距计算公式为：Pseudo-range = Speed of light * (T_r - T_s) + c*Δt_s三、卫星位置确定接下来的任务是确定卫星的位置。
GPS接收器通过多个卫星的信号来确定自身的位置。
但是，仅通过一个卫星的信号无法准确测量位置，至少需要4颗卫星的信号才能计算出准确的位置。
卫星的位置是由GPS导航系统的控制段计算得出的，导航系统中的主要组成部分是GPS的地面控制段。
此部分由一组地面站和控制中心组成，这些地面站通过GPS信号来监控卫星的位置和状态，并计算出它们的轨道参数。
通过接收到的卫星的信号，接收器可以从每颗卫星中获取关于卫星的信息，包括卫星的识别号、传播时间以及卫星的位置。
四、位置计算一旦卫星的位置确定，并且伪距计算完成，接收机就可以开始计算自身的位置了。
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。
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。
- 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)。
两个接收机同时跟踪同样的信号
相同的卫星
相同的路径
很强的相关性
伪距差分的产生 差分定位基本原理 差分定位分类 局域差分和广域差分
差分GPS的基本原理 差分GPS的基本原理 GPS
差分GPS的基本原理 差分GPS的基本原理 GPS
–利用基准站（设在坐标精确已知的点上）测定 利用基准站（设在坐标精确已知的点上） 利用基准站 具有空间相关性的误差或其对测量定位结果的 影响， 影响，供流动站改正其观测值或定位结果
增强型系统
• 特点
–伪卫星技术 伪卫星技术 –卫星通讯技术 卫星通讯技术
• 类型
–局域增强系统（LAAS） 局域增强系统（LAAS） 局域增强系统 –广域增强系统（WAAS） 广域增强系统（ 广域增强系统 WAAS）
小结
差分定位产生的原因 差分定位的分类 伪距差分技术 差分定位技术的发展
思考题
GPS 0 3.0 2.4 4.0 0.4 0 0 0 0 100 0 0.04 0.73 0.4 300 0 0.13 1.25 0.4 500 0 0.22 1.60 0.4
伪距差分的产生 差分定位基本原理 差分定位分类 局域差分和广域差分
差分GPS的分类 差分GPS的分类 GPS
根据时效性: 根据时效性: 实时差分, 实时差分,事后差分 伪距差分, 伪距差分,载波相位差分 位置差分, 位置差分,距离差分 局域差分， 局域差分，广域差分
差分GPS示意图 差分GPS示意图 GPS
真实坐标 测量坐标 ---------改正信息
测量坐标 改正信息 --------------真实坐标
差分GPS对测量定位精度的改进 差分GPS对测量定位精度的改进 GPS
间距(km) DGPS | 间距(km)
误差类型 卫星钟误差 星历误差 电离层延迟 对流层延迟 误差单位： 误差单位：m
差分GPS可以消除哪些误差？ 差分GPS可以消除哪些误差？ GPS可以消除哪些误差 比较位置差分和距离差分的优缺点？ 比较位置差分和距离差分的优缺点？ 为什么采用广域差分系统？ 为什么采用广域差分系统？
差分定位
利用设置在坐标已知的点（基准站） 利用设置在坐标已知的点（基准站）上 GPS接收机测定GPS测量定位误差 接收机测定GPS测量定位误差， 的GPS接收机测定GPS测量定位误差，用 以提高在一定范围内其它GPS接收机（ GPS接收机 以提高在一定范围内其它GPS接收机（流 动站） 动站）测量定位精度的方法
–差分改正计算的数学模型较复杂 差分改正计算的数学模型较复杂 –差分数据的数据量较多 差分数据的数据量较多 –基准站与流动站不要求观测完全相同的 基准站与流动站不要求观测完全相同的 一组卫星
伪距差分的产生 差分定位基本原理 差分 基准站（一个）、 ）、数据通讯链和用户 基准站（一个）、数据通讯链和用户 基 准 站
伪距差分定位原理
王建强 东华理工大学测绘工程学院 2012年 2012年1月1日星期日
目录
伪距差分的产生 差分定位基本原理 差分定位分类 局域差分和广域差分
课堂回顾
差分GPS产生的诱因： 差分GPS产生的诱因： GPS产生的诱因
绝对定位精度不能满足要求
–GPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响 GPS绝对定位的精度受多种误差因素的影响 GPS –美国的GPS政策对GPS绝对定位精度的影响 美国的GPS政策对GPS 美国的GPS政策对GPS绝对定位精度的影响
根据观测值类型: 根据观测值类型: 根据差分改正数: 根据差分改正数:
根据工作原理和差分模型: 根据工作原理和差分模型:
局域差分：单基准站， 局域差分：单基准站，多基准站
位置、 位置、距离差分定位
已知信息 观测信息 ----------改正信息
测量坐标 改正信息 ------------真实坐标
距离差分的特点
优点：结构、模型简单 优点：结构、
缺点：差分范围小，可靠性低 缺点：差分范围小， 流动 站
数据 通讯 链
多基准站局域差分① 多基准站局域差分①
• 结构 基准站（多个）、 ）、数据通讯链和用户 基准站（多个）、数据通讯链和用户
多基准站差分系统结构
多基准站局域差分② 多基准站局域差分②
• 数学模型
–加权平均 加权平均 –最临近法,偏导数法,最小方差法 最临近法,偏导数法, 最临近法
• 特点
–优点：差分精度高、可靠性高，差分范围增大 优点：差分精度高、可靠性高， 优点 –缺点：差分范围仍然有限，模型不完善 缺点： 缺点 差分范围仍然有限，
广域差分
• 结构
–基准站（多个）、数据通讯链和用户 基准站（多个）、数据通讯链和用户 基准站 ）、
• 数学模型 • 特点 –优点：差分精度高、差分精度与距离无关、 优点： 优点 差分精度高、差分精度与距离无关、 差分范围大 –缺点：系统结构复杂、建设费用高 缺点： 缺点 系统结构复杂、