GPS高精度测速研究

修正 等 因素全 面 分 析 ， 过 实 验 验 证 ， 证 了 Ｇ Ｓ 通 论 Ｐ 高精 度测 速 的可行 性 。
２ 基本原理［ ］ 。
卫星 导航 测 速 的基 本 原 理 是 利 用 电磁 波 的多
其 在军 用领 域 方 面 ， 精 度 要求 已经 向厘 米 ／ 甚 其 秒
至 毫米 ／ 秒方 向发展 。 ＧＰ Ｓ测量 速度 的基 本 原 理 是 利 用 卫 星 与 用 户
ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａｇ ｒｔ ｍ ａ ｅ ｎ ｆ ｒｈ ｒ ｖ ｌ ａ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ａ ｕ ｅ ｎ ｌｏ ｉ ｈ ｈ ｓ ｂ ｅ ｕ ｔ ｅ ａ ｉ ｔ ｄ ｂ ｘ ｅ ｉ ｎ ． ｄ
Ｋｅ ｏｒ ｓ ＧＰＳ，ｈ ｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｖ ｌ ｃ ｔ ａ ｕ ｅ ｎ ，ｃ ｒｉ ｒｐ ａ ｅ ｙＷ ｄ ｉ ｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｅｏ ｉｙ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ａ ｒｅ ｈ ｓ ，Ｄｏ ｐ ｅ ｅ ｏ ｉ ｔｙ ｐ ｌ ｒｖ ｌ ｃｍｅ ｒ
（ ｉ ｔ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｔｖ ｆ ｅ ｏ ｖ ｎ ７ １ Ｉ ｓ ｉ ｔ ，Ｗ ｕ ａ ４ ０ ６ ） Ｍ ｌ ａ ｙ Ｒｅ ｒ ｓ ｎ ａ ｉｅ Ｏｆｉ ｆＮａ ｙ ｉ ０ ｎ ｔ ｕ ｅ ｉ ｃ ｔ ｈｎ ３ ０ ４
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｔｈ ａ ｉ ｒ ｃｐ ｅ ａ ｄ ａ ｇ ｒｔ ｍ ｆ ｅｏ ｉ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔｕ ｉｇ ＧＰＳ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ．Ｃ ｒ ｅ ｔ ｎ ａ ｇ ｒ ｈ ｓｔ ｔａ ｔ ｅｂ ｓｃ ｐ ｉ ｉ ｌ ｎ ｌ ｏ ｉｈ ｏ ｌ ｃｔ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ｓｎ ｎ ｖ ｙ ｓｉ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｏ ｒ ｃ ｉ ｌ ｏ ｉ ｍ ｏ ｏ ｔ
一 一
乘法 或 状态估 计 等方 法进 行解 算 ， 测 量 精度 主 要 其 受 Ｇ Ｓ系统体 制 、 量 量 的提 取 以及 误 差 修 正 等 Ｐ 测
多方 面 因素 制 约 。 目前 ， 熟 的商 用 ＧＰ 成 Ｓ接 收 机 测 速精 度 大 约 在 ０ １ ｓ ０ ２ ｓ ＲＭＳ 之 间 。 ． ｍ／ ～ ． ｍ／ （ ）
摘
要
文章介绍 了 ＧＰ Ｓ系统测速 的基本原理 和算法 ， 并在 此基础 上讨论 了对卫 星轨道误 差 、 流层 误差 、 对 电离 层误
差、 载波相位噪声 和星钟误 差等误差源 的修正算法 及其对测速精度 的影 响。最后 ， 通过实验 测试进 一步验证 了高精度 测速
算 法 的 可行 性 。 关键词 Ｇ Ｓ 高 精 度 测 速 ； 波相 位 ； 普 勒测 速 Ｐ ； 载 多
ｅ ｒｒｓ ｕ ｃ ａ ｓｄ ｂ ｒ ｉ ｅ ｒ ｒ ｒ ｐ ｓ ｈ ｒ ｒｏ ，ｉｎ ｓ ｈ ｒ ｒｏ ，ｎ ｉｅｏ ａ ｒｅ ｈ ｓ ｎ ａｅｌ ｅｃｏ ｋｂａ ｓｄｓ ｒｏ ｏ ｒｅｃ ｕ ｅ ｙ ｏ ｂｔ ｒｏ ，ｔｏ ｏ ｐ ｅｅｅ ｒ ｒ ｏ ｏ ｐ ｅ ｅｅｒ ｒ ｏｓ ｆｃ ｒｉｒｐ ａ ｅａ ｄｓ ｔｌｔ ｌｃ ｉｓｉ ｉ— ｉ
式 中 ， 卫 星相 对 接 收 机 的距 离 变 化 率 ， 是 即卫 星
的径 向速 度 。 由上 式 可 知 ， 能 测 定 多 普 勒 频 移 如
之 间 由相对运 动 引起 的多 普 勒测 量 量 ， 过最 小 二 通
普勒 效应 。由于卫 星 绕地球 运 行 ， 收机 与 卫 星导 接
航卫 星 间存在 相对 运 动 ， 因而使 接 收 机接 收 的卫 星 导航 信号 中存 在 多普 勒 频 移 。设 卫 星 发 射 信 号 的
频率 为 ， 收 机 接 收 的 卫 星信 号 频 率 为 － ， 接 厂 则 ｒ ａ ＝ 一Ｌ 为 多普勒 频 移 ， ｆ 厂 ｒ 用 表示 ， 即 ＝ａ ｆ
Ｐ ２ ２８ 中图分类号
Ｒｅ ｅ ｃ ｎ Ｇ ＰＳ Ｈ ｉ ｈ Ａｃ ｕｒ ｃ ｌ ｃ ｔ ｅ ｕｒ ｍ ｅ ｓ ａｒ ｈ ｏ ｇ ｃ ａ ｙ Ｖｅ ｏ ｉｙ Ｍ ａｓ ｅ ｎｔ
Ｘｉｎ ａ Ｈｕ ｎ ｎ ｓ ｕ Ｙａ ｇＹｉｉ ｇ ａ ｇＱｉｎ ａ ｇＬｏ ｇｈ ｉ ｎ ｘｎ
ｆ。 ｒ
由多普 勒效 应可 知 ：
ｆ一 ｝一 ｛一 ３ ａ ｓ ｒ 以及 降低 反应 时 间进行 高
精 度速 度测 量 的 技 术 在 国 内外 已 经 展 开 了较 多 研
究 ＿ ］ 本 文拟从 ＧＰ 】 ， Ｓ测 速 原 理 、 量 量 提 取 、 差 测 误
ｃ ｓｅ ，ａｓ ｔ ｔ ｎ ｌｅ ｃ ｏ ｐ ｅｉｉｎ ｏ ｅｏ ｉ ｅ ｓ ｒｍ ｅ ｔ Ｉ ｈ ｎ ， ｆａ ｉｉｔ ｆｔ ｉ ｈｇ ｃ ｕ ａ ｙ ｖ ｌｃｔ ｕ ｓ ｄ ｌｏ ｗｉｈ ｉｓ ｉｆ ｎ ｅ ｔ ｒ ｃｓｏ ｆｖ ｌｃｔ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ． ｎ ｔｅ ｅ ｄ ｅ ｓｂｌ ｙ ｏ ｈｓ ｉｈ ａ ｃ ｒ ｃ ｅｏ ｉ ｕ ｙ ｉ ｙ
总 第 ２ ３期 ０
舰 船 电 子 工 程
Ｓｈｉ ｅ ｔ ｏ ｃＥｎｇｉ ｅ ｉ ｐ Ｅｌ ｃ ｒ ｎｉ ｎｅ ｒｎｇ
Ｖｏ ． １ Ｎｏ ５ １３ ．
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２ １ 年第 ５ ０１ 期
ＧＰ Ｓ高 精 度 测 速 研 究
向 前 黄 龙水 杨 益 兴
武汉 ４０ ６ ） ３ ０ ４ （ 军驻武汉 ７１ 军 事代表室 海 ０所
Ｃｌ ｓ ｍ ｂ ｒ Ｐ ２ ａ ｓ Ｎｕ ｅ ２ ８
１ 引 言
众 所周 知 ， Ｐ Ｇ Ｓ能够 提 供 位 置 、 度 和 时 间 信 速 息 。随 着 Ｇ Ｓ数 十 年 的广 泛 应 用 ， 度 信 息 作 为 Ｐ 速 重要 的基 准信 息 资源 被广 泛地 应 用 于 各种 领 域 ， 尤