A. 伪距法定位的观测方程
设: ——卫星至测站的真实距离;
——卫星至测站的伪距;
——第i颗卫星的位置坐标;
——第j个测站的位置坐标;
——第j个测站根据接收机时钟所获得的时间;
——第i个卫星根据卫星钟所获得的时间;
——GPS标准时间;
显然, 和 —— 的函数,即 , 。
测得卫星信号(电磁波)传播时间,即可得知传播路径的距离。因此,伪距测量实际上是测定时间差,即
或 (4-1)
=
=
= (4-2)
式中, 为卫星i至测站j的伪距;c为真空光速; 是卫星钟的读数为 这一瞬间的GPS标准时,则 为卫星钟的时钟改正数。同样, 为接收机时钟的改正数。 是没有误差的时钟所测定的信号自卫星到测站的实际传播时间。
设 和 分别表示大气电离层和对流层的折射改正,则
(4-3)
因此,伪距 和真正距离 之间的关系为
(4-4)
或 (4-5)
卫星i与地面测站之间的空间距离 可表示为
(4-6)
假设通过正确的模型或其他适宜的方法,大气电离层和对流层对电磁波传播中的距离误差 和 可以正确改正,卫星位置 为已知,那么从式(4-5)和式(4-6)中可以看出,方程式的未知数共有5个,即地面测站坐标 ,卫星时钟改正数 ,接收机时钟改正数 。但是,精确得知任一观测瞬时的时钟改正数必须采用原子钟计时。这对于有限的卫星数目来说配备原子时钟是可行的,即 为常数可以测得。但对于众多的个人接收机,配备原子时钟却不现实。解决方法是将接收机的时钟改正数 也作为未知数。如此,方程式(4-5)有4个未知数,Xj,Yj,Zj, 。用户同时观测四颗卫星,建立4个方程式,可解出这4个未知数。这也正是GPS卫星系统需要保证在全球的任意地点、任意时刻至少同时观测到四颗卫星的一个原因。
B. GPS是如何定位的
GPS通过人造地球卫星实现高精度无线电导航的定位。
GPS定位包括伪距单点定位、载波相位定位和实时差分定位。伪距测量就是测定卫星到接收机的距离,即由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所得的距离。
载波相位测量是测定GPS卫星载波信号到接收机天线之间的相位延迟。GPS卫星载波上调制了测距码和导航电文,接收机接收到卫星信号后,先将载波上的测距码和卫星电文去掉,重新获得载波,称为重建载波。
GPS实时差分定位的原理是在已有的精确地心坐标点上安放GPS接收机(称为基准站),利用已知的地心坐标和星历计算GPS观测值的校正值,并通过无线电通信设备(称为数据链)将校正值发送给运动中的GPS接收机(称为流动站)。
GPS的特点:
1、全球,全天候连续不断的导航定位能力。GPS能为全球任何地点或近地空间的各类用户提供连续的、全天候的导航定位能力,用户不用发射信号,因而能满足多用户使用 。
2、实时导航,定位精度高,观测时间短。利用GPS定位时,在1s内可以取得几次位置数据,这种近乎实时的导航能力对于高动态用户具有很大的意义,同时能为用户提供连续的三维位置、三维速度和精确的时间信息。
3、测站无需通视:GPS测量只要求测站上空开阔,不要求测站之间互相通视,因此可节省大量的造标费用(一般造标费用占总经费的30%、50%)。
以上内容参考:网络—GPS
C. GPS:伪距测量的实现方法
问题1:不是的。从理论上说,CA码是一组随机码,两组之间不相关,每一组对应一颗卫星。因此要区别卫星的话,只需要对比ca码之间相关不相关。当一个卫星确定下来后,它的所有CA码是肯定相关的,差异在于相关时间,这时候才一步步移位,确定卫星到接收机时间。
问题2:GPS工作模式类似与联通和电信的cdma,其中也用到了扩频技术。CA码作为一种伪随机码,因为它的频率远远高于数据码(导航电文),所以是可以另相关性为1的。给你图你就有真相了。第三行和第四行的两个信号,相关性是非常大的。
D. 请简述伪距测量的俩种方法,并比较其优缺点
摘要 由GPS观测而得的GPS观测站到卫星的距离,由于尚未对因“卫星时钟与接收机时钟同步误差”的影响加以改正,在所测距离中包含着时钟误差因素在内,故称“伪距”。
E. gnss接收机是如何测定伪距的
咨询记录 · 回答于2021-09-28
F. 用GPS进行定位有哪几种方式定位的方法一般有哪几种
GPS定位的基本方法有以下几种形式:伪距测量、载波相位测量、多普勒测量、卫星射电干涉测量GPS定位的方法一般分静态定位和动态定位两大类。
G. 求助!GPS伪距测量的原理!
原创的,转载请注明来自smusicfan。如图,方程左边是空间直角坐标系下两点距离公式,方程右边是光速乘以传播时间,一共7个未知数:x,y,z,τ'1,τ'2,τ'3,τ'4,接收机到4颗卫星的信号传播时间τ'是不同的,但是钟差δt却是相同的,τ'1=τ1+δt+n1T,τ1~τ4是接收机时移的测量,是已知的,整周模糊度n可以从导航电文得到,δt是共同的钟差,这样τ'1~4四个未知数就变为了δt一个未知数,4个方程本来有7个未知数现在降为了4个未知数也就可解了!接收机每次上电时可以从任意时间开始计时,例如出厂时间2018年8月8日8:00:00,虽然它跟卫星钟差δt很大,甚至大到十几年,但也无所谓,只要4个方程的钟差一样就好,照样可以解出,卫星的坐标可以由导航电文算出,也不需要知道现在的时间和星历来计算!
H. GPS伪距定位
定位的原理包括三部分
1.空间部分
GPS的空间部分是由24颗卫星组成(21颗工作卫星,3颗备用卫星),它位于距地表20200km的上空,均匀分布在6 个轨道面上(每个轨道面4 颗) ,轨道倾角为55°。卫星的分布使得在全球任何地方、任何时间都可观测到4 颗以上的卫星,并能在卫星中预存的导航信息。GPS的卫星因为大气摩擦等问题,随着时间的推移,导航精度会逐渐降低。
2. 地面控制系统
地面控制系统由监测站(Monitor Station)、主控制站(Master Monitor Station)、地面天线(Ground Antenna)所组成,主控制站位于美国科罗拉多州春田市(Colorado Spring)。地面控制站负责收集由卫星传回之讯息,并计算卫星星历、相对距离,大气校正等数据。
3.用户设备部分
用户设备部分即GPS 信号接收机。其主要功能是能够捕获到按一定卫星截止角所选择的待测卫星,并跟踪这些卫星的运行。当接收机捕获到跟踪的卫星信号后,就可测量出接收天线至卫星的伪距离和距离的变化率,解调出卫星轨道参数等数据。根据这些数据,接收机中的微处理计算机就可按定位解算方法进行定位计算,计算出用户所在地理位置的经纬度、高度、速度、时间等信息。接收机硬件和机内软件以及GPS 数据的后处理软件包构成完整的GPS 用户设备。GPS 接收机的结构分为天线单元和接收单元两部分。接收机一般采用机内和机外两种直流电源。设置机内电源的目的在于更换外电源时不中断连续观测。在用机外电源时机内电池自动充电。关机后,机内电池为RAM存储器供电,以防止数据丢失。目前各种类型的接受机体积越来越小,重量越来越轻,便于野外观测使用。其次则为使用者接收器,现有单频与双频两种,但由于价格因素,一般使用者所购买的多为单频接收器。
我们通常所说的GPS往往仅只用户设备部分,它通过接受天空不同位置的三颗以上的卫星信号,测定手持机所在的位置,简单来说是利用了数学上三条线确定一个点的原理。
通过测量卫星信号到达接收机的时间延迟,即可算出用户到卫星的距离(伪距)。再根据三维坐标中的距离公式,利用3颗卫星的数据,组成3个方程式,就可以解出观测点的位置(X,Y,Z)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有4个未知数,X、Y、Z和钟差,因而需要引入第4颗卫星,形成4个方程式以求解,从而得到观测点经纬度和高程。
I. GPS的种类
GPS卫星接收机种类很多,根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型;根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。
按接收机的用途分类
1.导航型接收机
此类型接收机主要用于运动载体的导航,它可以实时给出载体的位置和速度。这类接收机一般采用C/A码伪距测量,单点实时定位精度较低,一般为±10m,有SA影响时为±100m。这类接收机价格便宜,应用广泛。根据应用领域的不同,此类接收机还可以进一步分为:
车载型——用于车辆导航定位;
航海型——用于船舶导航定位;
航空型——用于飞机导航定位。由于飞机运行速度快,因此,在航空上用的接收机要求能适应高速运动。
星载型——用于卫星的导航定位。由于卫星的速度高达7km/s以上,因此对接收机的要求更高。
2.测地型接收机
测地型接收机主要用于精密大地测量和精密工程测量。这类仪器主要采用载波相位观测值进行相对定位,定位精度高。仪器结构复杂,价格较贵。
3. 授时型接收机
这类接收机主要利用GPS卫星提供的高精度时间标准进行授时,常用于天文台及无线电通讯中时间同步。
按接收机的载波频率分类
单频接收机
单频接收机只能接收L1载波信号,测定载波相位观测值进行定位。由于不能有效消除电离层延迟影响,单频接收机只适用于短基线(<15km)的精密定位。
双频接收机
双频接收机可以同时接收L1,L2载波信号。利用双频对电离层延迟的不一样,可以消除电离层对电磁波信号的延迟的影响,因此双频接收机可用于长达几千公里的精密定位。
按接收机通道数分类
GPS接收机能同时接收多颗GPS卫星的信号,为了分离接收到的不同卫星的信号,以实现对卫星信号的跟踪、处理和量测,具有这样功能的器件称为天线信号通道。根据接收机所具有的通道种类可分为:
多通道接收机
序贯通道接收机
多路多用通道接收机
按接收机工作原理分类
码相关型接收机
码相关型接收机是利用码相关技术得到伪距观测值。
平方型接收机
平方型接收机是利用载波信号的平方技术去掉调制信号,来恢复完整的载波信号,通过相位计测定接收机内产生的载波信号与接收到的载波信号之间的相位差,测定伪距观测值。
混合型接收机
这种仪器是综合上述两种接收机的优点,既可以得到码相位伪距,也可以得到载波相位观测值。
干涉型接收机
这种接收机是将GPS卫星作为射电源,采用干涉测量方法,测定两个测站间距离。
经过20余年的实践证明,GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。 类似车载GPS终端的还有定位手机、个人定位器等。GPS卫星定位由于要通过第三方定位服务,所以要交纳不等的月/年服务费。
所有的GPS定位终端,都没有导航功能。因为再需要增加硬件和软件,成本提高。
我们在电视里看到的车载GPS广告,和上述的车载GPS完全是两回事。它是一种GPS导航产品,当需要导航时,首先定位,也就是导航的起点,但是它不能把定位信息传送到第三方和持有人那里,因为导航仪中缺少对外通信。比如你把导航仪放在车里,你朋友把车借开走了,导航仪可以继续使用,继续定位,但是不能发信息给你,你就无法查找车辆位置。学术上的定位只能获取自己的位置。广告中的定位其实是定位追踪,这个需要在完成学术上定位前提下,通过通讯手段把位置告知你。
你说我买的是导航手机该行了吧,你想想,你把导航手机放在车上,车被盗了,那个手机会自己给你或第三方打电话发短信吗?它是需要人来操作的。所以说导航终端都没有定位功能。
导航终端可以导航路线,让你在陌生的地方不迷路,划出路线让你到达目的地,告诉你自己当前位置,和周边的设施等等。
中国在GPS应用上取得了很大的市场.其中有很多公司是导航的.但是也有在GPS行业做定位管理的。
各种GPS/GIS/GSM/GPRS车辆监控系统软件、GSM和GPRS移动智能车载终端、系统的二次开发车辆监控系统整体搭建方案.系统广泛应用于公安,医疗,消防,交通,物流等领域。该方案基于NXP的PNX1090 Nexperia移动多媒体处理器硬件和由NXP与合作伙伴ALK Technologies联合开发的软件。NXP声称,该方案提供了设计师搭建一个带导航能力的低成本、多媒体功能丰富的便携式媒体播放器所需的一切,这些多媒体功能包括:MP3播放、标准和高清晰度视频播放和录制、FM收音、图像存储和游戏。NXP以其运行于PNX0190上的swGPS Personal软件来实现GPS计算,从而取代了一个GPS基带处理器,进而降低了材料清单(BOM)成本并支持现场升级。
跟随GPS 的一系列关联的应用都设计到数学和算法,和GIS系统,地图投影,坐标系转换!
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差,大气对流层、电离层对信号的影响,以及人为的SA保护政策,使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度,普遍采用差分GPS(DGPS)技术,建立基准站(差分台)进行GPS观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出一修正数,并对外发布。接收机收到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分GPS(DGPS),定位精度可提高到5米。 主要由两大部分组成,即;本地的监控中心软件管理平台和远程的GPS智能车载终端。远程的GPS智能车载终端将车辆所处的位置信息、运行速度、运行轨迹等数据传回到监控中心,监控中心接收到这些数据后,会立即进行分析、比对等处理,并将处理结果以正常信息或者报警信息两类形式显示给管理员,由管理员决定是否要对目标车辆采取必要措施。
J. gnss接收机是如何测定伪距的
伪距测量是全球卫星导航系统(GNSS)与其它无线通信系统一大显着区别之一。在卫 星导航定位系统中,必须通过 PRN 码测出用户接收机到各颗卫星的距离,才能定位。卫星 钟差、用户钟差、多普勒效应、电离层延迟、对流层延迟等,都使测距产生一定的误差,所 以称为伪距。伪距测量的精度,直接影响到定位的精度。为定量分析伪距测量对定位结果的 影响,本文给出选择不同星的伪距和同一伪距不同误差情况下对最终定位结果的影响,为接 收机的研发提供重要的参考。