GPS第3章 GPS定位系統(tǒng)信號(hào)和接收機(jī)工作原理(4學(xué)時(shí))

1、返回返回黃張?jiān)｜S張?jiān)：雍４髮W(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程系河海大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程系* *Chapter 3Chapter 3 GPS GPS定位系統(tǒng)的信號(hào)定位系統(tǒng)的信號(hào) 和接收機(jī)的基本工作原理和接收機(jī)的基本工作原理1 GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)2 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文衛(wèi)星的導(dǎo)航電文3 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算4 GPS接收機(jī)及其基本工作原理接收機(jī)及其基本工作原理5 GPS儀器介紹儀器介紹GPS衛(wèi)星信號(hào)采用衛(wèi)星信號(hào)采用組合碼調(diào)制技術(shù)組合碼調(diào)制技術(shù)（偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)）（偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)）組合碼調(diào)制技術(shù)：組合碼調(diào)制技術(shù)：將衛(wèi)星導(dǎo)航電文（基帶信號(hào)，將衛(wèi)星導(dǎo)航電文（基帶信號(hào)，D碼）經(jīng)碼）經(jīng)偽隨機(jī)碼擴(kuò)

2、頻技術(shù)成為組合碼，再對(duì)偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)成為組合碼，再對(duì)L頻段的載波進(jìn)行正頻段的載波進(jìn)行正交調(diào)制（交調(diào)制（ BPSK調(diào)制）。調(diào)制）。作用作用：提高系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度，使系統(tǒng)具有很高的抗電子：提高系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度，使系統(tǒng)具有很高的抗電子干擾能力和極強(qiáng)的保密能力。干擾能力和極強(qiáng)的保密能力。偽距偽距：pseudo range，接收機(jī)到，接收機(jī)到GPS衛(wèi)星之間的距離。衛(wèi)星之間的距離。組合碼調(diào)制技術(shù)組合碼調(diào)制技術(shù):3-1 GPS衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)衛(wèi)星播發(fā)的信號(hào)一、偽隨機(jī)碼一、偽隨機(jī)碼PRNC：Pseudo Random Noise Code1、二進(jìn)制隨機(jī)序列、二進(jìn)制隨機(jī)序列（1）二進(jìn)制隨機(jī)序列：）二進(jìn)制隨機(jī)序列

3、：dttutuRTT)()()(1（2）相關(guān)函數(shù)：）相關(guān)函數(shù)：1 0 1111 00 1111 0 1 00 1 00 1111 00 11 00 1111 0 11特點(diǎn)：非周期性序列，不能預(yù)先確定，不能復(fù)制。特點(diǎn)：非周期性序列，不能預(yù)先確定，不能復(fù)制。2、偽隨機(jī)碼、偽隨機(jī)碼（1）偽隨機(jī)序列偽隨機(jī)序列：具有非隨機(jī)序列自相關(guān)特性的有周期性：具有非隨機(jī)序列自相關(guān)特性的有周期性的二進(jìn)制序列。的二進(jìn)制序列。（2）偽隨機(jī)碼偽隨機(jī)碼：由二進(jìn)制碼組成的偽隨機(jī)序列，由：由二進(jìn)制碼組成的偽隨機(jī)序列，由“多多級(jí)反饋移位寄存器級(jí)反饋移位寄存器”產(chǎn)生。產(chǎn)生。（2）偽隨機(jī)序列特點(diǎn)：）偽隨機(jī)序列特點(diǎn)：v二進(jìn)制序列二進(jìn)制序

4、列v有周期性有周期性v有自相關(guān)性有自相關(guān)性3、偽隨機(jī)碼特征、偽隨機(jī)碼特征（1）m序列，周期：序列，周期：0) 1(tTr（2）偽隨機(jī)碼）偽隨機(jī)碼“0”、“1”出現(xiàn)的概率大致相同。出現(xiàn)的概率大致相同。（3）當(dāng)自相關(guān)系數(shù)為）當(dāng)自相關(guān)系數(shù)為1，碼元完全對(duì)齊。，碼元完全對(duì)齊。PRN碼的優(yōu)越特性碼的優(yōu)越特性：可以在接收機(jī)內(nèi)復(fù)制產(chǎn)生，只有相同結(jié)構(gòu)的可以在接收機(jī)內(nèi)復(fù)制產(chǎn)生，只有相同結(jié)構(gòu)的PRN碼完碼完全對(duì)齊時(shí)才產(chǎn)生強(qiáng)相關(guān)。全對(duì)齊時(shí)才產(chǎn)生強(qiáng)相關(guān)。GPS接收機(jī)正是利用接收機(jī)正是利用PRN碼的這兩個(gè)突出特性進(jìn)行衛(wèi)碼的這兩個(gè)突出特性進(jìn)行衛(wèi)星識(shí)別和偽距測(cè)量星識(shí)別和偽距測(cè)量。4、偽碼擴(kuò)頻技術(shù)（、偽碼擴(kuò)頻技術(shù)（PRN技術(shù)

5、）技術(shù)）（1）復(fù)合序列（復(fù)合碼）復(fù)合序列（復(fù)合碼）：將多個(gè)周期較短的：將多個(gè)周期較短的m序列按序列按預(yù)定規(guī)則構(gòu)成的一個(gè)周期較長(zhǎng)的序列。預(yù)定規(guī)則構(gòu)成的一個(gè)周期較長(zhǎng)的序列。（2）GPS基帶信號(hào)（基帶信號(hào)（D碼）碼）：fundamental information 帶寬帶寬 f = 50 HZ，傳遞速率，傳遞速率V = 50 bit/s（3）偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)偽隨機(jī)碼擴(kuò)頻技術(shù)：將基帶信號(hào)（：將基帶信號(hào)（D碼）通過(guò)擴(kuò)頻碼）通過(guò)擴(kuò)頻調(diào)制到偽隨機(jī)碼上（調(diào)制到偽隨機(jī)碼上（第一級(jí)調(diào)制第一級(jí)調(diào)制）。）。 過(guò)程：過(guò)程： 擴(kuò)頻擴(kuò)頻-發(fā)射發(fā)射-傳播傳播-接收接收-解頻解頻碼碼或碼碼碼碼或碼碼二、二、C/A碼和碼和P碼碼

6、 GPS定位系統(tǒng)采用定位系統(tǒng)采用碼分多址技術(shù)（碼分多址技術(shù)（CDMA），給不同，給不同衛(wèi)星指配不同結(jié)構(gòu)的偽隨機(jī)碼。衛(wèi)星指配不同結(jié)構(gòu)的偽隨機(jī)碼。 CDMA:Code Division Multiple Access1、偽隨機(jī)碼技術(shù)（、偽隨機(jī)碼技術(shù)（PRN技術(shù)）作用：技術(shù)）作用：（1）識(shí)別不同衛(wèi)星，捕獲衛(wèi)星信號(hào)（）識(shí)別不同衛(wèi)星，捕獲衛(wèi)星信號(hào)（CDMA）（2）測(cè)定偽距（）測(cè)定偽距（C/A碼和碼和P碼）碼）（3）傳遞導(dǎo)航電文（）傳遞導(dǎo)航電文（D碼）碼）（4）提高抗干擾能力（）提高抗干擾能力（ PRN技術(shù)）技術(shù)）GPS定位系統(tǒng)通常采用兩種偽隨機(jī)碼：定位系統(tǒng)通常采用兩種偽隨機(jī)碼：C/A碼和碼和P碼碼偽隨機(jī)

7、碼：偽隨機(jī)碼：C/A、P碼碼TtPRN Codes C/A-code Coarse Acquisition Code Repeats every millisecond Each SV generates a unique code 1.023 MHz transmission rate P-code Precise Code Repeats every 267 days Each SV uses a 7 day segment 10.23 MHz transmission rateC/AP2、C/A碼：粗碼，碼：粗碼，Coarse Acquisition Code（1）定義：用于分址、搜捕衛(wèi)

8、星信號(hào)、粗測(cè)距，具有一定）定義：用于分址、搜捕衛(wèi)星信號(hào)、粗測(cè)距，具有一定抗干擾能力，并提供民用的明碼。抗干擾能力，并提供民用的明碼。（2）特性）特性頻率頻率：f1 =1.023MHZ 數(shù)碼率數(shù)碼率：Vu =1.023 M bit/s 碼元寬度碼元寬度：tu =1/f1=0.97752s (相當(dāng)于相當(dāng)于293.1m)碼長(zhǎng)碼長(zhǎng)：Nu =210-1 = 1023bit （兩個(gè)兩個(gè)10級(jí)反饋移位寄存器組合產(chǎn)生級(jí)反饋移位寄存器組合產(chǎn)生） 周期周期：Tu =Nu tu = 10230.97752s =1 ms搜索時(shí)間搜索時(shí)間：1023bit/（50bit/s）=20.5s (50bit/s 搜索速率搜索速

9、率)測(cè)量精度測(cè)量精度：29.32.93m（取誤差為（取誤差為1/101/100）3、P碼：精碼，碼：精碼，Precise Code（1）定義：用于分址、通過(guò)）定義：用于分址、通過(guò)C/A碼獲取衛(wèi)星信號(hào)，精密測(cè)碼獲取衛(wèi)星信號(hào)，精密測(cè)距，具有較強(qiáng)抗干擾能力，提供特許用戶使用的受控密碼距，具有較強(qiáng)抗干擾能力，提供特許用戶使用的受控密碼。（2）特性）特性頻率：頻率：f1 =10.23MHZ 數(shù)碼率數(shù)碼率：Vu =10.23 Mbit/s碼元寬度碼元寬度：tu =1/f1=0.097752s (相當(dāng)于相當(dāng)于29.3m)碼長(zhǎng)碼長(zhǎng)：Nu =2.351014 bit （兩組兩組12級(jí)反饋移位寄存器組合產(chǎn)生級(jí)反饋

10、移位寄存器組合產(chǎn)生）周期周期：Tu =Nu tu = 2. 35 1014 0.097752 s = 266.4 d實(shí)用上實(shí)用上P碼被分成碼被分成38部分，每部分周期約部分，每部分周期約7d，碼長(zhǎng)為，碼長(zhǎng)為 6.19 1012bit搜索時(shí)間搜索時(shí)間：6.191012 bit /（50bit/s）= 1.4 106 d (50bit/s 搜索速率搜索速率)測(cè)量精度測(cè)量精度：2.930.293m（取誤差為（取誤差為1/101/100）三、三、GPS衛(wèi)星信號(hào)構(gòu)成衛(wèi)星信號(hào)構(gòu)成基準(zhǔn)頻率：基準(zhǔn)頻率： f 0=10.23MHZ，fundamental frequency碼：碼： f = 50 HZ（低頻信號(hào)

11、）（低頻信號(hào)）C/A碼：碼： tu =1/f1=0.97752s ，相當(dāng)于，相當(dāng)于293.1mP碼（碼（Y碼）：碼）： tu =1/f1=0.097752s ，相當(dāng)于，相當(dāng)于29.3mL1載波：載波： f1=154 f 0 =1575.42MHZ，1=19.03cmL2載波：載波：f2=120 f 0=1227.60MHZ，2=24.42cmGPS衛(wèi)星信號(hào)衛(wèi)星信號(hào)測(cè)距碼測(cè)距碼數(shù)據(jù)碼數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航電文，導(dǎo)航電文，D碼）碼）載波載波P碼（碼（Y碼）碼）C/A碼碼L1載波載波L2載波載波偽隨機(jī)碼偽隨機(jī)碼L波段波段GPS載波信號(hào)生成：載波信號(hào)生成：L2 Carrier1227.6 MHzL1 Carri

12、er1575.42 MHzClock Output10.23 MHzf0 x 120f0 x 154f0MHzf23.100基本頻率基本頻率控制產(chǎn)生兩種信號(hào)分量控制產(chǎn)生兩種信號(hào)分量四、衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制四、衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制分為二級(jí)調(diào)制分為二級(jí)調(diào)制第一級(jí)是導(dǎo)航電文調(diào)制到測(cè)距隨機(jī)碼：第一級(jí)是導(dǎo)航電文調(diào)制到測(cè)距隨機(jī)碼：采用二進(jìn)制編碼序列采用二進(jìn)制編碼序列“模二和模二和”算法，調(diào)制結(jié)果是把數(shù)據(jù)碼算法，調(diào)制結(jié)果是把數(shù)據(jù)碼(導(dǎo)航導(dǎo)航電文電文)從從50Hz擴(kuò)展到擴(kuò)展到1.023MHz(對(duì)于對(duì)于C/A碼碼) ，從而在接收信號(hào)時(shí)，采用，從而在接收信號(hào)時(shí)，采用CDMA原理，可大大提高獲取數(shù)據(jù)碼的信噪比，提高比率為：原理

13、，可大大提高獲取數(shù)據(jù)碼的信噪比，提高比率為：1.023MHz/50Hz=20460。000; 110; 101; 011111; 111; 111; 111(1)運(yùn)算規(guī)則運(yùn)算規(guī)則:(2)二進(jìn)制信號(hào)：二進(jìn)制信號(hào)：“1”表示二進(jìn)制表示二進(jìn)制“0”，“-1”表示二進(jìn)制表示二進(jìn)制“1”模二和:采用二進(jìn)制信號(hào)采用二進(jìn)制信號(hào)“波形相乘波形相乘”的算法，將導(dǎo)航電文與測(cè)距碼合成的算法，將導(dǎo)航電文與測(cè)距碼合成后的二進(jìn)制碼調(diào)制到載波上，這實(shí)現(xiàn)了第二次擴(kuò)頻，把測(cè)距碼（后的二進(jìn)制碼調(diào)制到載波上，這實(shí)現(xiàn)了第二次擴(kuò)頻，把測(cè)距碼（C/A）從從1.023MHz擴(kuò)展到擴(kuò)展到1575.42MHz（L1），在接收機(jī)接收），在接收機(jī)

14、接收GPS信號(hào)時(shí)，信號(hào)時(shí)，同樣根據(jù)同樣根據(jù)CDMA原理，可以提高原理，可以提高C/A碼的信噪比，比率為碼的信噪比，比率為1575.42MHz/1.023MHz=1540。正是利用擴(kuò)頻原理，接收機(jī)在弱信號(hào)情況下正是利用擴(kuò)頻原理，接收機(jī)在弱信號(hào)情況下(-160dBw，瓦分貝瓦分貝，弱于噪聲，弱于噪聲)可以正確捕獲信號(hào)，并且抗干擾性好。可以正確捕獲信號(hào)，并且抗干擾性好。 第二級(jí)是測(cè)距碼調(diào)制到載波：第二級(jí)是測(cè)距碼調(diào)制到載波：調(diào)頻調(diào)頻FM調(diào)幅調(diào)幅AM調(diào)相調(diào)相PM注：其它調(diào)制方式注：其它調(diào)制方式二進(jìn)制信號(hào)的相位調(diào)制五、五、L1、 L2載波信號(hào)：載波信號(hào)：L2 載波載波P碼（碼（Y碼）碼）數(shù)據(jù)碼（數(shù)據(jù)碼（D

15、碼）碼）調(diào)制調(diào)制L1 載波載波C/A碼碼P碼（碼（Y碼）碼）數(shù)據(jù)碼（數(shù)據(jù)碼（D碼）碼）調(diào)制調(diào)制第第二二級(jí)級(jí)調(diào)調(diào)制制)cos()()()()sin()()()cos()()()(22211111LLiiPLLLiiCLLiiPLttDtPBtSttDtCAttDtPAtS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制原理GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制:3-2 GPS3-2 GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航電文衛(wèi)星的導(dǎo)航電文一、導(dǎo)航電文（一、導(dǎo)航電文（D碼）：碼）： Navigation Message1、組成組成：衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘偏：衛(wèi)星星歷、衛(wèi)星工作狀態(tài)、時(shí)間系統(tǒng)、衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)、軌道攝動(dòng)改正參數(shù)、大氣折射改正參數(shù)、遙差校

16、正參數(shù)、軌道攝動(dòng)改正參數(shù)、大氣折射改正參數(shù)、遙測(cè)碼、交換信息等。測(cè)碼、交換信息等。2、格式格式：組成數(shù)據(jù)幀，按幀向外播發(fā)。：組成數(shù)據(jù)幀，按幀向外播發(fā)。 由由25幀組成，播發(fā)時(shí)間幀組成，播發(fā)時(shí)間12.5min，播發(fā)速度，播發(fā)速度50bit/s。 25 * 1500bit/幀幀 = 25 * 5 * 300bit /子幀子幀用于確定衛(wèi)星瞬間位置的信息，可以分為三類(lèi)：用于確定衛(wèi)星瞬間位置的信息，可以分為三類(lèi)：1）衛(wèi)星歷書(shū)）衛(wèi)星歷書(shū)(Almanac，精度：數(shù)，精度：數(shù)km)2）廣播星歷）廣播星歷(Broadcast Ephemeris，精度：，精度： 1m)3）精密星歷）精密星歷(Precise Ep

17、hemeris，精度：，精度： 520cm) 導(dǎo)航電文導(dǎo)航電文衛(wèi)星星歷衛(wèi)星星歷衛(wèi)星工作狀態(tài)衛(wèi)星工作狀態(tài)時(shí)間系統(tǒng)時(shí)間系統(tǒng)衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)衛(wèi)星鐘偏差校正參數(shù)軌道攝動(dòng)改正參數(shù)軌道攝動(dòng)改正參數(shù)大氣折射改正參數(shù)大氣折射改正參數(shù)遙測(cè)碼遙測(cè)碼交換信息交換信息子幀子幀5 5子幀子幀1 1 子幀子幀2 2子幀子幀3 3 子幀子幀4 4Navigation MessageNavigation Message25幀幀/12.5min5123410字字/子幀，子幀， 300bit/6s （子幀）（子幀）5子幀子幀/幀，幀，1500bit/30s（幀）（幀）30bit/字，字， 30bit/0.6s （字）（字）0.

18、02s/bit（比特）（比特）導(dǎo)航電文：二、導(dǎo)航電文內(nèi)容：二、導(dǎo)航電文內(nèi)容：1、組成：遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第一、二、三數(shù)據(jù)塊。、組成：遙測(cè)碼、轉(zhuǎn)換碼、第一、二、三數(shù)據(jù)塊。2、遙測(cè)碼、遙測(cè)碼TLM：Telemetry Word用于指導(dǎo)用戶是否可選用衛(wèi)星（數(shù)據(jù)狀態(tài)、診斷信息等）用于指導(dǎo)用戶是否可選用衛(wèi)星（數(shù)據(jù)狀態(tài)、診斷信息等）3、轉(zhuǎn)換碼、轉(zhuǎn)換碼HOW：Hand Over Word用于輔助用戶轉(zhuǎn)換用于輔助用戶轉(zhuǎn)換C/A碼至碼至P碼。碼。TLMHOWDATA1TLMHOWDATA2TLMHOWDATA2TLMHOWDATA3TLMHOWDATA3第第1子幀子幀第第2子幀子幀第第3子幀子幀第第4子幀子幀第第

19、5子幀子幀4、第一數(shù)據(jù)塊、第一數(shù)據(jù)塊DATA1：（1）WN：衛(wèi)星時(shí)間計(jì)數(shù)，（：衛(wèi)星時(shí)間計(jì)數(shù)，（GPS星期：星期：1980.01.06.00h）（2）標(biāo)識(shí)碼：判斷）標(biāo)識(shí)碼：判斷L2載波的調(diào)制碼載波的調(diào)制碼（3）測(cè)距精度）測(cè)距精度URA ：由衛(wèi)星鐘和星歷預(yù)報(bào)誤差決定。：由衛(wèi)星鐘和星歷預(yù)報(bào)誤差決定。一般，一般，URA2N（m）。）。N與與URA的關(guān)系：的關(guān)系： 0 0.0 URA2.4m 6 13.65 URA24.0m15 6144 URA（無(wú)精度，停止使用）（無(wú)精度，停止使用）URA 2（1+N/2）， 0 N6 2N-2 ， 6 N15無(wú)精度無(wú)精度 ， 15 N第一數(shù)據(jù)塊第一數(shù)據(jù)塊DATA1：

20、（4）數(shù)據(jù)狀態(tài)）數(shù)據(jù)狀態(tài)（5）電離層延遲改正參數(shù)：）電離層延遲改正參數(shù)：TGD（6）鐘參數(shù)據(jù)齡期：）鐘參數(shù)據(jù)齡期：AODC=t0-t1（7）衛(wèi)星鐘參考時(shí)刻：）衛(wèi)星鐘參考時(shí)刻：t0（8）衛(wèi)星鐘改正參數(shù)：）衛(wèi)星鐘改正參數(shù)：t=a0+a1（t-t0）+a2（t-t0）25、第二數(shù)據(jù)塊、第二數(shù)據(jù)塊DATA2：（1）星歷表數(shù)據(jù)期齡：）星歷表數(shù)據(jù)期齡：AODE= t0-t1（2）星歷參考時(shí)刻：）星歷參考時(shí)刻： t0（3）開(kāi)普勒軌道參數(shù)：）開(kāi)普勒軌道參數(shù)：6個(gè)參數(shù)個(gè)參數(shù)（4）軌道攝動(dòng)參數(shù)：）軌道攝動(dòng)參數(shù)：9個(gè)參數(shù)個(gè)參數(shù)6、第三數(shù)據(jù)塊、第三數(shù)據(jù)塊DATA3：（1）第）第4子幀：子幀：2、3、4、5、6、7、8

21、、9、10幀幀/表示表示2532顆衛(wèi)星星歷，顆衛(wèi)星星歷，18幀幀/表示電離層改正模型，表示電離層改正模型，25幀幀/表示表示衛(wèi)星健康狀況及干擾等。衛(wèi)星健康狀況及干擾等。（2）第）第5子幀：子幀：124幀幀/表示表示124顆衛(wèi)星星歷，顆衛(wèi)星星歷，25幀幀/表示表示衛(wèi)星健康狀況及干擾等。衛(wèi)星健康狀況及干擾等。GPSGPS導(dǎo)航電文：導(dǎo)航電文：3-3 GPS衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星定位衛(wèi)星定位：GPS衛(wèi)星軌道參數(shù)、衛(wèi)星軌道參數(shù)、GPS衛(wèi)星位置衛(wèi)星位置-開(kāi)普勒軌道參數(shù)開(kāi)普勒軌道參數(shù) + 衛(wèi)星軌道攝動(dòng)改正衛(wèi)星軌道攝動(dòng)改正 衛(wèi)星實(shí)際軌道偏離原因衛(wèi)星實(shí)際軌道偏離原因：（1）主要原因主要原因：地球形狀不

22、對(duì)稱及質(zhì)量分布不均勻，大：地球形狀不對(duì)稱及質(zhì)量分布不均勻，大氣阻力引起衛(wèi)星高度降低。氣阻力引起衛(wèi)星高度降低。（2）次要原因次要原因：太陽(yáng)、月球引力影響，太陽(yáng)輻射壓力影：太陽(yáng)、月球引力影響，太陽(yáng)輻射壓力影響等。響等。一、衛(wèi)星軌道參數(shù)：一、衛(wèi)星軌道參數(shù)： 6 6個(gè)開(kāi)普勒元素個(gè)開(kāi)普勒元素軌道長(zhǎng)半軸軌道長(zhǎng)半軸軌道偏心率軌道偏心率升交點(diǎn)赤經(jīng)升交點(diǎn)赤經(jīng)衛(wèi)星軌道傾角衛(wèi)星軌道傾角近升角距近升角距真近點(diǎn)角真近點(diǎn)角sfwiea軌道橢圓形狀參數(shù)：軌道橢圓形狀參數(shù)：軌道相對(duì)定向參數(shù)：軌道相對(duì)定向參數(shù)：軌道橢圓定向參數(shù)：軌道橢圓定向參數(shù)：衛(wèi)星瞬時(shí)位置參數(shù)：衛(wèi)星瞬時(shí)位置參數(shù)：真近點(diǎn)角真近點(diǎn)角fs升交點(diǎn)赤經(jīng)升交點(diǎn)赤經(jīng)軌道傾

23、角軌道傾角 i近升角距近升角距春分點(diǎn)春分點(diǎn)升交點(diǎn)升交點(diǎn)衛(wèi)星衛(wèi)星近地點(diǎn)近地點(diǎn)衛(wèi)星軌道衛(wèi)星軌道赤道平面赤道平面衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù): 6個(gè)開(kāi)普勒元素個(gè)開(kāi)普勒元素ZY 春 分 點(diǎn)升 交 點(diǎn)近 地 點(diǎn)衛(wèi) 星赤 道GASTG衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù): 6個(gè)開(kāi)普勒元素個(gè)開(kāi)普勒元素衛(wèi)星軌道參數(shù)衛(wèi)星軌道參數(shù): 6個(gè)開(kāi)普勒元素個(gè)開(kāi)普勒元素YZX r PerigeeOrbita(1-e)ifEquator二、衛(wèi)星星歷二、衛(wèi)星星歷包括廣播星歷和精密星歷。包括廣播星歷和精密星歷。1、廣播星歷：也叫預(yù)報(bào)星歷，是指相對(duì)參考?xì)v元的、廣播星歷：也叫預(yù)報(bào)星歷，是指相對(duì)參考?xì)v元的外推星歷。參考?xì)v元瞬間的衛(wèi)星星歷外推星歷。參考

24、歷元瞬間的衛(wèi)星星歷(即參考星歷即參考星歷)，由，由GPS系統(tǒng)的地面監(jiān)控站根據(jù)大約一周的觀測(cè)資料計(jì)算而系統(tǒng)的地面監(jiān)控站根據(jù)大約一周的觀測(cè)資料計(jì)算而得，為參考?xì)v元瞬間衛(wèi)星的軌道參數(shù)。得，為參考?xì)v元瞬間衛(wèi)星的軌道參數(shù)。2、精密星歷：精密星歷是不含外推誤差的實(shí)測(cè)后處、精密星歷：精密星歷是不含外推誤差的實(shí)測(cè)后處理星歷。它由地面跟蹤站根據(jù)精密觀測(cè)資料計(jì)算而得，理星歷。它由地面跟蹤站根據(jù)精密觀測(cè)資料計(jì)算而得，可向用戶提供用戶觀測(cè)時(shí)刻的衛(wèi)星精密星歷，其精度目可向用戶提供用戶觀測(cè)時(shí)刻的衛(wèi)星精密星歷，其精度目前為米級(jí)，將來(lái)可望達(dá)到分米級(jí)。前為米級(jí)，將來(lái)可望達(dá)到分米級(jí)。但是，用戶不能實(shí)時(shí)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)獲得精密星歷。但

25、是，用戶不能實(shí)時(shí)通過(guò)衛(wèi)星信號(hào)獲得精密星歷。三、廣播星歷文件三、廣播星歷文件（NAVIGATION DATA ） 2 NAVIGATION DATA RINEX VERSION / TYPE 2 NAVIGATION DATA RINEX VERSION / TYPEEPHTORNX Version 1.09 29-NOV-95 21:05 PGM / RUN BY / DATEEPHTORNX Version 1.09 29-NOV-95 21:05 PGM / RUN BY / DATE .1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 ION ALPHA

26、.1676D-07 .2235D-07 -.1192D-06 -.1192D-06 ION ALPHA .1208D+06 .1310D-07 -.1310D+06 -.1966D+06 ION BETA .1208D+06 .1310D-07 -.1310D+06 -.1966D+06 ION BETA .133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W .133179128170D-06 .107469588780D-12 552960 39 DELTA-UTC: A0,A1,T,W 10 LEAP SECO

27、NDS 10 LEAP SECONDS END OF HEADER END OF HEADER 9 94 10 21 8 0 0.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+00 9 94 10 21 8 0 0.0-0.103851780295D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+00 0.720000000000D+02 0.106062500000D+03 0.476841277575D-08 0.132076112444D+01 0.720000000000D+02 0.106

28、062500000D+03 0.476841277575D-08 0.132076112444D+01 0.548548996449D-05 0.312971079256D-02 0.747293233871D-05 0.515371790504D+04 0.548548996449D-05 0.312971079256D-02 0.747293233871D-05 0.515371790504D+04 0.460800000000D+06 0.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-07 0.460800000000D+06 0

29、.558793544769D-07-0.229012694900D+01-0.130385160446D-07 0.950477774712D+00 0.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-08 0.950477774712D+00 0.229593750000D+03-0.491558992251D+00-0.819034084998D-08 0.233938313166D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00 0.233938313166D-

30、09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00 0.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.328000000000D+03 0.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.328000000000D+03 0.000000000000D+00 0.000000000000D+0017 94 10 21 8 0 0.0-0.635907053947D-04-0.9094947017

31、73D-12 0.000000000000D+0017 94 10 21 8 0 0.0-0.635907053947D-04-0.909494701773D-12 0.000000000000D+00 0.228000000000D+03 0.167187500000D+02 0.424946255961D-08 0.104717256943D+01 0.228000000000D+03 0.167187500000D+02 0.424946255961D-08 0.104717256943D+01 0.566244125366D-06 0.790101150051D-02 0.883266

32、329765D-05 0.515369790649D+04 0.566244125366D-06 0.790101150051D-02 0.883266329765D-05 0.515369790649D+04 0.460800000000D+06 0.279396772385D-07 0.925235566518D+00-0.203028321266D-06 0.460800000000D+06 0.279396772385D-07 0.925235566518D+00-0.203028321266D-06 0.970438658460D+00 0.214781250000D+03 0.19

33、9825790573D+01-0.789747200969D-08 0.970438658460D+00 0.214781250000D+03 0.199825790573D+01-0.789747200969D-08 0.404659722397D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00 0.404659722397D-09 0.100000000000D+01 0.771000000000D+03 0.000000000000D+00 0.700000000000D+01 0.000000000000D+00

34、0.139698386192D-08 0.484000000000D+03 0.700000000000D+01 0.000000000000D+00 0.139698386192D-08 0.484000000000D+03 0.000000000000D+00 0.000000000000D+00廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容af 0af 12fan0M衛(wèi)星鐘差常數(shù)項(xiàng)，時(shí)秒；衛(wèi)星鐘差常數(shù)項(xiàng)，時(shí)秒； 衛(wèi)星鐘差漂移項(xiàng)，時(shí)秒衛(wèi)星鐘差漂移項(xiàng)，時(shí)秒/時(shí)秒；時(shí)秒； 衛(wèi)星鐘差漂移速率項(xiàng)，時(shí)秒衛(wèi)星鐘差漂移速率項(xiàng)，時(shí)秒/時(shí)秒時(shí)秒2 2平近點(diǎn)角的長(zhǎng)期變化平近點(diǎn)角的長(zhǎng)期變化(近

35、地點(diǎn)參數(shù)近地點(diǎn)參數(shù))，弧度，弧度/時(shí)秒；時(shí)秒； 參考時(shí)刻的平近點(diǎn)角，弧度；參考時(shí)刻的平近點(diǎn)角，弧度； eA扁心率；扁心率； 長(zhǎng)半軸的平方根，米長(zhǎng)半軸的平方根，米1/21/2；升交點(diǎn)赤經(jīng)在赤道平面中的長(zhǎng)期變化升交點(diǎn)赤經(jīng)在赤道平面中的長(zhǎng)期變化主要是由地球引力場(chǎng)的主要是由地球引力場(chǎng)的2 2階帶諧系數(shù)階帶諧系數(shù) （ ）引起，）引起，弧度弧度/ /時(shí)秒；時(shí)秒； 廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容00iC20J2參考時(shí)刻升交點(diǎn)赤經(jīng)，弧度；參考時(shí)刻升交點(diǎn)赤經(jīng)，弧度； 參考時(shí)刻軌道傾角，弧度；參考時(shí)刻軌道傾角，弧度； 近地點(diǎn)角距，弧度；近地點(diǎn)角距，弧度； ucC星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 在軌道延跡方向上周期改正

36、余弦在軌道延跡方向上周期改正余弦項(xiàng)的振幅，弧度；項(xiàng)的振幅，弧度；toe廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容rcCCrsCicCistoe 星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 在軌道延跡方向上周期改正正弦在軌道延跡方向上周期改正正弦項(xiàng)的振幅，弧度；項(xiàng)的振幅，弧度；星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 在軌道徑向方向上周期改正余在軌道徑向方向上周期改正余弦項(xiàng)的振幅，米；弦項(xiàng)的振幅，米；星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 在軌道徑向方向上周期改正正弦在軌道徑向方向上周期改正正弦項(xiàng)的振幅，米；項(xiàng)的振幅，米；星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 軌道傾角軌道傾角( (近似于法向近似于法向) )周期改正周期改正余弦項(xiàng)的振幅，弧度；余弦項(xiàng)的振幅，弧度；星

37、歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻 軌道傾角軌道傾角( (近似于法向近似于法向) )周期改正周期改正正弦項(xiàng)的振幅，弧度；正弦項(xiàng)的振幅，弧度；usCtoetoetoetoe廣播星歷文件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容toei2lglcfweekno2lglpfsvacc星歷參考時(shí)刻星歷參考時(shí)刻( (星期中的秒數(shù)星期中的秒數(shù)) )，秒；，秒； 軌道傾角變化率，弧度軌道傾角變化率，弧度/ /時(shí)秒；時(shí)秒； L2L2上存在哪些碼指示；上存在哪些碼指示； GPSGPS星期數(shù)；星期數(shù)； L2L2上上P P碼偽距指示；碼偽距指示； 本廣播星歷精度指標(biāo)，米；本廣播星歷精度指標(biāo)，米； aode星歷數(shù)據(jù)的年齡；星歷數(shù)據(jù)的年齡； 廣播星歷文

38、件內(nèi)容廣播星歷文件內(nèi)容tgdaodcttm電離層群延遲改正參數(shù)，時(shí)秒；電離層群延遲改正參數(shù)，時(shí)秒； 衛(wèi)星鐘數(shù)據(jù)年齡衛(wèi)星鐘數(shù)據(jù)年齡; ;信息傳送時(shí)間信息傳送時(shí)間( (與接收機(jī)對(duì)接收到的衛(wèi)星信號(hào)解與接收機(jī)對(duì)接收到的衛(wèi)星信號(hào)解碼有關(guān)碼有關(guān)) )，時(shí)秒。，時(shí)秒。svhlth衛(wèi)星是否健康指標(biāo)；衛(wèi)星是否健康指標(biāo)；四、四、GPSGPS衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算1 1、根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置、根據(jù)廣播星歷計(jì)算衛(wèi)星位置軌道平面坐標(biāo)系軌道平面坐標(biāo)系軌道參數(shù)軌道參數(shù)地心升交點(diǎn)xy近地點(diǎn)衛(wèi)星近地點(diǎn)角距真近點(diǎn)角升交距角（1）計(jì)算思路：）計(jì)算思路：首先計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后將上首先計(jì)算衛(wèi)星在軌道平面坐

39、標(biāo)系下的坐標(biāo)，然后將上述坐標(biāo)分別繞述坐標(biāo)分別繞X軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)-i角、繞角、繞Z軸旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)- k角，求出衛(wèi)角，求出衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。星在地固坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。升交點(diǎn)Z (Z)YXro春分點(diǎn)軌道平面衛(wèi)星升交點(diǎn)赤經(jīng)i 軌道傾角軌道橢圓中心赤道面近地點(diǎn)近地點(diǎn)角距長(zhǎng)半徑t0 過(guò)近地點(diǎn)時(shí)刻e 軌道偏心率地心f 真近點(diǎn)角XY起始子午面 升交點(diǎn)經(jīng)度kG AST xy衛(wèi)星軌道位置：衛(wèi)星軌道位置：0331432()843.986005 10GMnaaWGSms稱為地球引力常數(shù)，在系中定義為1）計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度）計(jì)算衛(wèi)星運(yùn)行的平均角速度（2）計(jì)算過(guò)程：）計(jì)算過(guò)程：0nnnn 為攝動(dòng)改正數(shù)2）計(jì)算觀測(cè)

40、時(shí)刻）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻 t 的衛(wèi)星鐘差改正的衛(wèi)星鐘差改正201020()()eetaa tta tt etEtEearctgtf)(cos)(sin1)(2)()( tftu)(cos1 ()( tEeAtr5）計(jì)算）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)時(shí)刻 t 的的真近點(diǎn)角真近點(diǎn)角6）計(jì)算）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)時(shí)刻 t 的的升交距角（未經(jīng)改正的）升交距角（未經(jīng)改正的）7）計(jì)算）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)時(shí)刻 t 的的衛(wèi)星向徑（未經(jīng)改正的）衛(wèi)星向徑（未經(jīng)改正的）)()(0oettnMtM)(sin)()(tEetMtE3）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻 t 衛(wèi)星的平近點(diǎn)角衛(wèi)星的平近點(diǎn)角4）計(jì)算）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)時(shí)刻 t 的的偏近點(diǎn)角偏

41、近點(diǎn)角)( 2sin()( 2cos()()( 2sin()( 2cos()()( 2sin()( 2cos()(tuCtuCtituCtuCtrtuCtuCtuisicrsrcusuc( )( )( )( )( )( )( )( )( )u tu tu tr tr tr ti ti ti t9）計(jì)算攝動(dòng)改正項(xiàng)）計(jì)算攝動(dòng)改正項(xiàng)10）進(jìn)行攝動(dòng)改正）進(jìn)行攝動(dòng)改正oeeoeektttt)()()(011）計(jì)算觀測(cè)瞬時(shí)升交點(diǎn)經(jīng)度）計(jì)算觀測(cè)瞬時(shí)升交點(diǎn)經(jīng)度8）計(jì)算）計(jì)算觀測(cè)時(shí)刻觀測(cè)時(shí)刻 t 的的軌道傾角（未經(jīng)改正的）軌道傾角（未經(jīng)改正的）0( )()oei tiitt ( )cos ( )( )sin (

42、 )xr tu tyr tu t 12）衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系）衛(wèi)星在軌道平面坐標(biāo)系（o-xyz）中的位置：中的位置：0)(sin)(cos1 ()(cos)(cos1 (0)(sin)(cos)(tutEeatutEeatututrzyx以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，x軸指向升交點(diǎn)，構(gòu)成右手坐軸指向升交點(diǎn)，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。標(biāo)系。31()()cossincossinsin(1cos)cossincoscossin cos(1cos)sin00sincosxxyRRiyzziiaeEuiiaeEuii 以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，以地球質(zhì)心為坐標(biāo)原點(diǎn)，z軸指向北天極，軸指向北天極，x軸指向

43、春分軸指向春分點(diǎn)，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。點(diǎn)，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。13）衛(wèi)星在天球坐標(biāo)系的位置：）衛(wèi)星在天球坐標(biāo)系的位置：33()cossincossinsin(1cos )cos()sincoscossin cos(1cos )sin00sincosXxYR GASTyZziiaeEuR GASTiiaeEuii 以地球質(zhì)心為原點(diǎn)，地球自轉(zhuǎn)軸為以地球質(zhì)心為原點(diǎn)，地球自轉(zhuǎn)軸為Z軸，軸，X軸指向赤道軸指向赤道與格林威治子午線交點(diǎn)方向，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。與格林威治子午線交點(diǎn)方向，構(gòu)成右手坐標(biāo)系。14）衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系的位置：）衛(wèi)星在地球坐標(biāo)系的位置：111ppppoxXXYoyYZZxy15）極移影響（協(xié)議地球

44、坐標(biāo)系）極移影響（協(xié)議地球坐標(biāo)系WGS-84的位置）的位置）精密星歷：精密星歷：按一定時(shí)間間隔給出衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的三按一定時(shí)間間隔給出衛(wèi)星在地固坐標(biāo)系下的三維位置、三維速度和鐘差改正數(shù)等信息。維位置、三維速度和鐘差改正數(shù)等信息。* * 2004 1 15 0 0 0.00000000 2004 1 15 0 0 0.00000000P 1 5945.509635 15759.608404 20698.949374 324.533285P 1 5945.509635 15759.608404 20698.949374 324.533285P 2 1141.101111 22665.35998

45、9 14690.489309 -257.156064P 2 1141.101111 22665.359989 14690.489309 -257.156064P 3 -10344.447068 24021.826531 -3968.233325 77.825932P 3 -10344.447068 24021.826531 -3968.233325 77.825932P 4 22798.349665 -6520.820872 12310.795279 -43.522805P 4 22798.349665 -6520.820872 12310.795279 -43.522805P 5 -1262

46、8.924903 -23445.674881 -1192.036791 13.422888P 5 -12628.924903 -23445.674881 -1192.036791 13.422888P 6 -13958.380086 -7542.103497 21489.237683 -2.952584P 6 -13958.380086 -7542.103497 21489.237683 -2.952584P 7 18939.291158 -12511.028058 -13257.166627 635.667094P 7 18939.291158 -12511.028058 -13257.16

47、6627 635.667094P 8 26246.825668 -918.226411 -5165.342142 383.670428P 8 26246.825668 -918.226411 -5165.342142 383.6704282 2、根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置、根據(jù)精密星歷計(jì)算衛(wèi)星位置nkkikinkiinnyxxxxxfxyyyxxxnxfy001010)()(,.,.,)(值為，其函數(shù)點(diǎn)對(duì)于插值區(qū)間內(nèi)的任一函數(shù)值及其對(duì)應(yīng)的個(gè)結(jié)點(diǎn)的已知函數(shù)著名的著名的IGS綜合精密星歷需要綜合精密星歷需要12周時(shí)間后才能獲得。周時(shí)間后才能獲得。http/：IGS任意時(shí)

48、刻任意時(shí)刻t衛(wèi)星位置的計(jì)算衛(wèi)星位置的計(jì)算原理：插值法原理：插值法方法：拉格朗日插值法等方法：拉格朗日插值法等3-4 GPS3-4 GPS接收機(jī)及其基本工作原理接收機(jī)及其基本工作原理 GPS 信號(hào)接收機(jī)的任務(wù)信號(hào)接收機(jī)的任務(wù): 能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星能夠捕獲到按一定衛(wèi)星高度截止角所選擇的待測(cè)衛(wèi)星的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的的信號(hào)，并跟蹤這些衛(wèi)星的運(yùn)行，對(duì)所接收到的GPS信號(hào)信號(hào)進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出進(jìn)行變換、放大和處理，以便測(cè)量出GPS信號(hào)從衛(wèi)星到接信號(hào)從衛(wèi)星到接收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出收機(jī)天線的傳播時(shí)間，解譯出GPS衛(wèi)星所發(fā)送的導(dǎo)航電文衛(wèi)星所發(fā)

49、送的導(dǎo)航電文，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。，實(shí)時(shí)地計(jì)算出測(cè)站的三維位置，甚至三維速度和時(shí)間。 前置放大器信號(hào)通道天線觀測(cè)值靜態(tài)定位靜態(tài)定位：GPS接收機(jī)在捕獲和跟蹤接收機(jī)在捕獲和跟蹤GPS衛(wèi)星衛(wèi)星的過(guò)程中固定不變，接收機(jī)高精度地測(cè)量的過(guò)程中固定不變，接收機(jī)高精度地測(cè)量GPS信號(hào)信號(hào)的傳播時(shí)間，利用的傳播時(shí)間，利用GPS衛(wèi)星在軌的已知位置，解算衛(wèi)星在軌的已知位置，解算出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo)。出接收機(jī)天線所在位置的三維坐標(biāo)。動(dòng)態(tài)定位動(dòng)態(tài)定位：用：用GPS接收機(jī)測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體（接收機(jī)測(cè)定一個(gè)運(yùn)動(dòng)載體（如航行中的船艦，空中的飛機(jī)，行走的車(chē)輛等）的如航行中的船艦，空中的飛機(jī)

50、，行走的車(chē)輛等）的運(yùn)行軌跡。載體上的運(yùn)行軌跡。載體上的GPS接收機(jī)天線在跟蹤接收機(jī)天線在跟蹤GPS衛(wèi)衛(wèi)星的過(guò)程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng)，接收機(jī)用星的過(guò)程中相對(duì)地球而運(yùn)動(dòng)，接收機(jī)用GPS信號(hào)實(shí)信號(hào)實(shí)時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三時(shí)地測(cè)得運(yùn)動(dòng)載體的狀態(tài)參數(shù)（瞬間三維位置和三維速度）。維速度）。一、一、GPS接收機(jī)分類(lèi)接收機(jī)分類(lèi)1、按通道工作原理分：、按通道工作原理分：（1）碼相關(guān)型碼相關(guān)型：correlation channel 利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)量（移相器），主要應(yīng)利用碼相關(guān)技術(shù)得到偽距觀測(cè)量（移相器），主要應(yīng)用于導(dǎo)航型接收機(jī)（用于導(dǎo)航型接收機(jī)（C/A碼、碼、P碼）碼）（2）載波平

51、方型載波平方型：squaring channel 利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào)利用載波信號(hào)的平方技術(shù)去掉調(diào)制信號(hào),來(lái)恢復(fù)完整來(lái)恢復(fù)完整的載波信號(hào)，通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與的載波信號(hào)，通過(guò)相位計(jì)測(cè)定接收機(jī)內(nèi)產(chǎn)生的載波信號(hào)與接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。接收到的載波信號(hào)之間的相位差，測(cè)定偽距觀測(cè)值。（3）混合型混合型：code phase channel 綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，可以得到碼相位偽距、綜合上述兩種接收機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，可以得到碼相位偽距、載波相位觀測(cè)值，主要應(yīng)用于測(cè)地型接收機(jī)。載波相位觀測(cè)值，主要應(yīng)用于測(cè)地型接收機(jī)。（4）干涉型干涉型：interfere

52、 channel 將將GPS衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定相衛(wèi)星作為射電源，采用干涉測(cè)量方法，測(cè)定相位差、時(shí)間差，求得兩測(cè)站間距離。無(wú)須碼結(jié)構(gòu)和星歷。位差、時(shí)間差，求得兩測(cè)站間距離。無(wú)須碼結(jié)構(gòu)和星歷。（5）采用窄相關(guān)技術(shù)和互相關(guān)技術(shù)、）采用窄相關(guān)技術(shù)和互相關(guān)技術(shù)、Z跟蹤技術(shù)等新技術(shù)跟蹤技術(shù)等新技術(shù)2、按用途分：、按用途分：（1）導(dǎo)航型導(dǎo)航型：主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，可以實(shí)時(shí)給出載：主要用于運(yùn)動(dòng)載體的導(dǎo)航，可以實(shí)時(shí)給出載體的位置和速度。一般采用體的位置和速度。一般采用C/A碼偽距測(cè)量單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位碼偽距測(cè)量單點(diǎn)實(shí)時(shí)定位，實(shí)時(shí)定位精度較低，一般為，實(shí)時(shí)定位精度較低，一般為25m，有，有SA影

53、響時(shí)為影響時(shí)為100m。 這類(lèi)接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。分為：這類(lèi)接收機(jī)價(jià)格便宜，應(yīng)用廣泛。分為： 車(chē)載型車(chē)載型-用于車(chē)輛導(dǎo)航定位；用于車(chē)輛導(dǎo)航定位； 航海型航海型-用于船舶導(dǎo)航定位；用于船舶導(dǎo)航定位； 航空型航空型-用于飛機(jī)導(dǎo)航定位；用于飛機(jī)導(dǎo)航定位； 星載型星載型-用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。用于衛(wèi)星的導(dǎo)航定位。（2）測(cè)地型測(cè)地型：主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。主：主要用于精密大地測(cè)量和精密工程測(cè)量。主要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高，儀器要采用載波相位觀測(cè)值進(jìn)行相對(duì)定位，定位精度高，儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。知名的品牌有：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格較貴。知名的品牌有：Ashtech、Trim

54、ble、Thales、Leica、Motorola、南方測(cè)繪、中海達(dá)等、南方測(cè)繪、中海達(dá)等（3）授時(shí)型授時(shí)型：主要利用：主要利用GPS衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)衛(wèi)星提供的高精度時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行授時(shí)，用于天文臺(tái)、無(wú)線電通訊、跟蹤監(jiān)測(cè)時(shí)間同步。行授時(shí)，用于天文臺(tái)、無(wú)線電通訊、跟蹤監(jiān)測(cè)時(shí)間同步。 3、按載波頻率分：、按載波頻率分：（1）單頻型單頻型：?jiǎn)晤l接收機(jī)只能接收：?jiǎn)晤l接收機(jī)只能接收L1載波信號(hào)，測(cè)定載載波信號(hào)，測(cè)定載波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影波相位觀測(cè)值進(jìn)行定位。由于不能有效消除電離層延遲影響，單頻接收機(jī)只適用于短基線（響，單頻接收機(jī)只適用于短基線（15km）的精密定位。）

55、的精密定位。 （2）雙頻型雙頻型：雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收：雙頻接收機(jī)可以同時(shí)接收L1、L2載波信號(hào)載波信號(hào)。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層。利用雙頻對(duì)電離層延遲的不一樣，可以消除電離層 對(duì)電對(duì)電磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)達(dá)幾千磁波信號(hào)的延遲的影響，因此雙頻接收機(jī)可用于長(zhǎng)達(dá)幾千公里的精密定位。公里的精密定位。 4、按接受通道數(shù)分：、按接受通道數(shù)分：（1）多通道型多通道型：multi-channel 多通道同時(shí)跟蹤多顆衛(wèi)星，信噪比較好，測(cè)地型接收多通道同時(shí)跟蹤多顆衛(wèi)星，信噪比較好，測(cè)地型接收機(jī)使用。機(jī)使用。（2）序貫通道型序貫通道型：sequencing chann

56、el 單通道軟件控制，依次跟蹤多顆衛(wèi)星，循環(huán)周期大于單通道軟件控制，依次跟蹤多顆衛(wèi)星，循環(huán)周期大于20ms，信噪比較差。，信噪比較差。（3）多路復(fù)用通道型多路復(fù)用通道型：multiplexing channel 單通道軟件控制，依次跟蹤多顆衛(wèi)星，循環(huán)周期小于單通道軟件控制，依次跟蹤多顆衛(wèi)星，循環(huán)周期小于或等于或等于20ms ，信噪比較差。，信噪比較差。二、二、GPS接收機(jī)基本結(jié)構(gòu)接收機(jī)基本結(jié)構(gòu)1、組成：接收機(jī)天線、接收機(jī)主機(jī)、接收機(jī)附件。、組成：接收機(jī)天線、接收機(jī)主機(jī)、接收機(jī)附件。2、接收機(jī)天線、接收機(jī)天線 由接收天線和前置放大器組成由接收天線和前置放大器組成1）單極天線單極天線（單頻天線）：

57、（單頻天線）： 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積較小。 （1 1）天線類(lèi)型：）天線類(lèi)型：2）四螺旋型天線四螺旋型天線： 四條金屬管線繞制而成，天線四條金屬管線繞制而成，天線頻帶寬，全圓極化性能好，可以捕頻帶寬，全圓極化性能好，可以捕獲低高度衛(wèi)星，但不能進(jìn)行雙頻接獲低高度衛(wèi)星，但不能進(jìn)行雙頻接收，抗震性能差，通常用作導(dǎo)航型收，抗震性能差，通常用作導(dǎo)航型接收機(jī)天線。接收機(jī)天線。3）微帶天線微帶天線： 高度低，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單高度低，重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單并且牢固，易制造，可接收單并且牢固，易制造，可接收單頻、雙頻信號(hào)，主要用于測(cè)地頻、雙頻信號(hào)，主要用于測(cè)地型接收機(jī)。型接收機(jī)。金屬貼片金屬貼片金屬底板金屬底板介質(zhì)板介質(zhì)板4）錐形天線錐形天線： 利用印刷電路技術(shù)在介質(zhì)錐利用印刷電路技術(shù)在介質(zhì)錐體上制成導(dǎo)電圓錐螺旋表面，天體上制成導(dǎo)電圓錐螺旋表面，天線增益好，但天線較高，天線相線增益好