GPS卫星导航原理

  本文关键词： 卫星 导航 原理　　

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概念：

（1）单点动态定位   它是用安设在一个运动载体上的GPS接收机，自主地测得该运动载体的实时位置，从而描绘出运动载体的运行轨道。所以单点动态定位又叫做绝对动态定位。

（2）实时差分动态定位    客观存它是用设安在一个运动载体上GPS信号接收机，及安设在一个基准站之间的另一台GPS接收机，联合测得该运动载体的实时位置，从而描绘出该运动载体的运行轨道，故差分动态定位又称相对动态定位。

（3）后处理差分动态定位    它和实时差分动态定位的主要差别在于，在运动载体和基准站之间，不必像实时动态定位那样建立实时数据传输，而是在定位观测以后，对两台GPS接收机所采集的定位数据进行测后的联合处理，从而计算出接收机所在运动载体在对应时间上坐标位置。

6．2．1 单点动态定位

单点动态定位的基本方程为：

其中Xu,Yu,Zu为动态用户在tk时刻的瞬时位置；Xj，Yj、Zj是弟j颗GPS卫星在其运动轨道上瞬时位置，，它可根据广播星历计算：p/j为码接收机所测得的GPS信号接收天线和第j颗GPS卫星之间的距离，即站星距离；d是由于接收机时钟误差等因素所引起的站星距离偏差。

利用（6-1）解算用户位置时，不是直接求它的三维坐标，而是求各个坐标分量的修正量，即给定用户三维坐标的初始值（Xu,Yu,Zu），而求解三维坐标的改正值△Xu,△Yu，△Zu和距离差d。对（6-1）式中Xu，Yu，Zu分别微分，便得到线性方程:

6．2．2 伪距差分动态定位

所谓差分动态定位（DGPS），就是用两台接收机在两个测站上同时测量来自相同GPS卫星的导航定位信号，用以联合测得动态用户的精密位置。其中一个测站是位于已知坐标点，设在该已知点（又称基准点）的GPS信号接收机，叫做基准接收机。它和安装在运动载体上的GPS信号接收机（简称为动态接收机）同时测量来自相同GPS卫星的导航定位信号。基准接收机所测得的三维位置与该点已知值进行比较，便可获得GPS定位数据的改正值。如果及时将GPS改正值发送给若干台共视卫星用户的动态接收机，而改正后者所测得的实时位置，便叫做实时差分动态定位。图6-1为差分动态定位的原理框图。

由式（6-1）可知，基准站R测得至GPS卫星j的伪距为：

如果基准/动态接收机各观测了4颗GPS卫星，则按（6-8）列出4个方程式，可解出4个未知数（Xk，Yk，Zk，△dr）。

6.2.3动态载波相位差分测量

当动态用户和基准站各用一台双频接收机进行载波相位测量时，低则可有效地提高动态定位的实时位置精度。在此情况下，参照式（6-10）和式（6-11），则知载波L1和L2的剩余相位观测值为：

根据式（6-11）的解算方法，即可由上式算出载波相位双频观测后的动态用户位置估值的改正数。