41利用測距碼測定衛(wèi)地距課件

GPS原理及其應用

(八)GPS原理及其應用

(八)1第四章距離測量與GPS定位§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距第四章距離測量與GPS定位§4.1利用測距2§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距3GPS定位的基本原理需解決的兩個關(guān)鍵問題如何確定衛(wèi)星的位置如何測量出站星距離？GPS定位的基本原理需解決的兩個關(guān)鍵問題？4測距方法雙程測距

用于電磁波測距儀單程測距

用于GPS距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距方法測距方法雙程測距距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地5測距碼C/A碼（測距時有模糊度）P碼距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距碼C/A碼（測距時有模糊度）P碼距離測量與GPS定位>6信號傳播時間測距碼測距原理①距離測定的基本思路信號（測距碼）傳播時間的測定信號傳播時間的測定距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距原理信號傳播時間測距碼測距原理①距離測定的基本思路信號傳播時間的7測距碼測距原理②利用測距碼測距的必要條件必須了解測距碼的結(jié)構(gòu)利用測距碼進行測距的優(yōu)點采用的是CDMA（碼分多址）技術(shù)易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號可提高測距精度便于對系統(tǒng)進行控制和管理（如AS）每顆GPS衛(wèi)星都采用特定的偽隨機噪聲碼微弱信號的捕獲距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距原理測距碼測距原理②利用測距碼測距的必要條件每顆GPS衛(wèi)星都采用8Z跟蹤技術(shù)ASP碼+W碼Y碼W碼的碼元寬度比Y碼大幾十倍Z跟蹤技術(shù)原理將相關(guān)間隔（積分間隔）限定在一個W碼碼元內(nèi)距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>Z跟蹤技術(shù)Z跟蹤技術(shù)AS距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距9偽距測量的特點優(yōu)點無模糊度缺點精度低距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>偽距測量的特點偽距測量的特點優(yōu)點距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)10GPS測量的基本觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>GPS測量的基本觀測方程GPS測量的基本觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼11對流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的改正數(shù)信號離開衛(wèi)星的時刻（由衛(wèi)星鐘測定）信號到達接收機的時刻（由接收機鐘測定）測距碼測距的觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距的觀測方程對流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的12偽距測量的誤差方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距的誤差方程偽距測量的誤差方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)13§4.2 載波相位測量§4.2 載波相位測量14載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量15載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波①重建載波將非連續(xù)的載波信號恢復成連續(xù)的載波信號。載波調(diào)制了電文之后變成了非連續(xù)的波偽距測量與載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波①重建載波載波調(diào)制了電文之后16載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波②碼相關(guān)法方法將所接收到的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）與接收機產(chǎn)生的復制碼相乘。技術(shù)要點衛(wèi)星信號（弱）與接收機信號（強）相乘。特點限制：需要了解碼的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：可獲得導航電文，可獲得全波長的載波，信號質(zhì)量好（信噪比高）碼相關(guān)法距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波②碼相關(guān)法碼相關(guān)法距離測量與17載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法方法將所接收到的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）自乘。技術(shù)要點衛(wèi)星信號（弱）自乘。特點優(yōu)點：無需了解碼的結(jié)構(gòu)缺點：無法獲得導航電文，所獲載波波長為原來波長的一半，信號質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）平方法距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法平方法距離測量與GP18載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波④互相關(guān)（交叉相關(guān)）方法在不同頻率的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）進行相關(guān)處理，獲取兩個頻率間的偽距差和相位差技術(shù)要點不同頻率的衛(wèi)星信號（弱）進行相關(guān)。特點優(yōu)點：無需了Y解碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導航電文，可獲得全波波長的載波，信號質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了27dB）距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波④互相關(guān)（交叉相關(guān)）距離測量19載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤方法：將衛(wèi)星信號在一個W碼碼元內(nèi)與接收機復制出的P碼進行相關(guān)處理。在一個W碼碼元內(nèi)進行衛(wèi)星信號（弱）與復制信號（強）進行相關(guān)。特點優(yōu)點：無需了解Y碼結(jié)構(gòu)，可測定雙頻偽距觀測值，可獲得導航電文，可獲得全波波長的載波，信號質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤距離測量與GPS定位20載波測距距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波測距載波測距距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波測距21GPS載波相位測量的基本原理距離測量與GPS定位>載波相位測量>GPS載波相位測量的基本原理理想情況實際情況GPS載波相位測量的基本原理距離測量與GPS定位>載波相22載波相位觀測值觀測值整周計數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相位觀測值距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位觀測值載波相位觀測值觀測值載波相位觀測值距離測量與GPS定位>23載波相位測量的特點優(yōu)點精度高，測距精度可達0.1mm量級難點整周未知數(shù)問題整周跳變問題距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的特點載波相位測量的特點優(yōu)點距離測量與GPS定位>載波相位測量24載波相位測量的觀測方程原始形式：線性化后：誤差方程為：距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的觀測方程載波相位測量的觀測方程原始形式：線性化后：誤差方程為：距離測25GPS原理及其應用

(八)GPS原理及其應用

(八)26第四章距離測量與GPS定位§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距第四章距離測量與GPS定位§4.1利用測距27§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距§4.1利用測距碼測定衛(wèi)地距28GPS定位的基本原理需解決的兩個關(guān)鍵問題如何確定衛(wèi)星的位置如何測量出站星距離？GPS定位的基本原理需解決的兩個關(guān)鍵問題？29測距方法雙程測距

用于電磁波測距儀單程測距

用于GPS距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距方法測距方法雙程測距距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地30測距碼C/A碼（測距時有模糊度）P碼距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距碼C/A碼（測距時有模糊度）P碼距離測量與GPS定位>31信號傳播時間測距碼測距原理①距離測定的基本思路信號（測距碼）傳播時間的測定信號傳播時間的測定距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距原理信號傳播時間測距碼測距原理①距離測定的基本思路信號傳播時間的32測距碼測距原理②利用測距碼測距的必要條件必須了解測距碼的結(jié)構(gòu)利用測距碼進行測距的優(yōu)點采用的是CDMA（碼分多址）技術(shù)易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號可提高測距精度便于對系統(tǒng)進行控制和管理（如AS）每顆GPS衛(wèi)星都采用特定的偽隨機噪聲碼微弱信號的捕獲距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距原理測距碼測距原理②利用測距碼測距的必要條件每顆GPS衛(wèi)星都采用33Z跟蹤技術(shù)ASP碼+W碼Y碼W碼的碼元寬度比Y碼大幾十倍Z跟蹤技術(shù)原理將相關(guān)間隔（積分間隔）限定在一個W碼碼元內(nèi)距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>Z跟蹤技術(shù)Z跟蹤技術(shù)AS距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距34偽距測量的特點優(yōu)點無模糊度缺點精度低距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>偽距測量的特點偽距測量的特點優(yōu)點距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)35GPS測量的基本觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>GPS測量的基本觀測方程GPS測量的基本觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼36對流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的改正數(shù)信號離開衛(wèi)星的時刻（由衛(wèi)星鐘測定）信號到達接收機的時刻（由接收機鐘測定）測距碼測距的觀測方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距的觀測方程對流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的37偽距測量的誤差方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)地距>測距碼測距的誤差方程偽距測量的誤差方程距離測量與GPS定位>利用測距碼測定衛(wèi)38§4.2 載波相位測量§4.2 載波相位測量39載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量40載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波①重建載波將非連續(xù)的載波信號恢復成連續(xù)的載波信號。載波調(diào)制了電文之后變成了非連續(xù)的波偽距測量與載波相位測量距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波①重建載波載波調(diào)制了電文之后41載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波②碼相關(guān)法方法將所接收到的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）與接收機產(chǎn)生的復制碼相乘。技術(shù)要點衛(wèi)星信號（弱）與接收機信號（強）相乘。特點限制：需要了解碼的結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：可獲得導航電文，可獲得全波長的載波，信號質(zhì)量好（信噪比高）碼相關(guān)法距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波②碼相關(guān)法碼相關(guān)法距離測量與42載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法方法將所接收到的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）自乘。技術(shù)要點衛(wèi)星信號（弱）自乘。特點優(yōu)點：無需了解碼的結(jié)構(gòu)缺點：無法獲得導航電文，所獲載波波長為原來波長的一半，信號質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）平方法距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法平方法距離測量與GP43載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波④互相關(guān)（交叉相關(guān)）方法在不同頻率的調(diào)制信號（衛(wèi)星信號）進行相關(guān)處理，獲取兩個頻率間的偽距差和相位差技術(shù)要點不同頻率的衛(wèi)星信號（弱）進行相關(guān)。特點優(yōu)點：無需了Y解碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導航電文，可獲得全波波長的載波，信號質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了27dB）距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波④互相關(guān)（交叉相關(guān)）距離測量44載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤方法：將衛(wèi)星信號在一個W碼碼元內(nèi)與接收機復制出的P碼進行相關(guān)處理。在一個W碼碼元內(nèi)進行衛(wèi)星信號（弱）與復制信號（強）進行相關(guān)。特點優(yōu)點：無需了解Y碼結(jié)構(gòu)，可測定雙頻偽距觀測值，可獲得導航電文，可獲得全波波長的載波，信號質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤距離測量與GPS定位45載波測距距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波測距載波測距距離測量與GPS定位>載波相位測量>載波測距46GPS載波相位測量的基本原理距離測量與GPS定位>載波相位測量>GPS載波相位測量的基本原理理想情況實際情況GPS載波相位測量的基本原理距離測量與GPS定位>載波相47載波相位觀測值觀測值整周計數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相