建筑GPS原理和應(yīng)用實(shí)用教案

1、第四章 距離(jl)測(cè)量與GPS定位4.1 利用(lyng)測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距第1頁(yè)/共25頁(yè)第一頁(yè)，共26頁(yè)。4.1 利用(lyng)測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距第2頁(yè)/共25頁(yè)第二頁(yè)，共26頁(yè)。GPS定位(dngwi)的基本原理需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題如何確定衛(wèi)星的位置如何測(cè)量(cling)出站星距離第3頁(yè)/共25頁(yè)第三頁(yè)，共26頁(yè)。測(cè)距方法(fngf) 雙程測(cè)距用于電磁波測(cè)距儀 單程(dnchng)測(cè)距用于GPS距離(jl)測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)距方法第4頁(yè)/共25頁(yè)第四頁(yè)，共26頁(yè)。測(cè)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊(m hu)度）P碼距離(jl)測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)

2、距碼第5頁(yè)/共25頁(yè)第五頁(yè)，共26頁(yè)。信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理(yunl) 距離測(cè)定的基本思路 信號(hào)(xnho)（測(cè)距碼）傳播時(shí)間的測(cè)定dtTutTuTRT)()(1相關(guān)系數(shù)：ctc信號(hào)(xnho)傳播時(shí)間的測(cè)定距離測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)距碼測(cè)距原理第6頁(yè)/共25頁(yè)第六頁(yè)，共26頁(yè)。測(cè)距碼測(cè)距原理(yunl) 利用測(cè)距碼測(cè)距的必要條件(b yo tio jin) 必須了解測(cè)距碼的結(jié)構(gòu) 利用測(cè)距碼進(jìn)行測(cè)距的優(yōu)點(diǎn) 采用的是CDMA（碼分多址）技術(shù) 易于捕獲微弱的衛(wèi)星信號(hào) 可提高測(cè)距精度 便于對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制和管理（如AS）每顆GPS衛(wèi)星(wixng)都采用特定的偽隨機(jī)噪聲碼微弱

3、信號(hào)的捕獲距離測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)距碼測(cè)距原理第7頁(yè)/共25頁(yè)第七頁(yè)，共26頁(yè)。Z跟蹤(gnzng)技術(shù) AS P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)(jsh) 原理 將相關(guān)間隔（積分間隔）限定在一個(gè)W碼碼元內(nèi)碼碼碼碼碼元內(nèi)在一個(gè)PPYW 0 1 0 0 1 0 0（1） W 碼 0 1 0 0 1 0 P 碼 Y 碼 + = 0 1 0 0 1 0 1（-1） W 碼 1 0 1 1 0 1 P 碼 Y 碼 + = 距離測(cè)量(cling)與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 Z跟蹤技術(shù)第8頁(yè)/共25頁(yè)第八頁(yè)，共26頁(yè)。偽距測(cè)量(cling)的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)

4、無(wú)模糊(m hu)度 缺點(diǎn) 精度低距離測(cè)量與GPS定位 利用(lyng)測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 偽距測(cè)量的特點(diǎn)第9頁(yè)/共25頁(yè)第九頁(yè)，共26頁(yè)。GPS測(cè)量的基本觀測(cè)(gunc)方程距離測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 GPS測(cè)量的基本觀測(cè)(gunc)方程第10頁(yè)/共25頁(yè)第十頁(yè)，共26頁(yè)。對(duì)流層折射延遲改正電離層折射延遲改正接收機(jī)鐘的改正數(shù)衛(wèi)星鐘的改正數(shù)信號(hào)離開(kāi)衛(wèi)星的時(shí)刻（由衛(wèi)星鐘測(cè)定）信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)刻（由接收機(jī)鐘測(cè)定）RSRSsRRStttropiontropionabttabtatbSRtRbtSaSRVcVcVVVVcVcVccVVcttcVtVtttc)()()()()()(故：站

5、星真實(shí)距離：則：；設(shè)：偽距：測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)(gunc)方程距離測(cè)量(cling)與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)方程第11頁(yè)/共25頁(yè)第十一頁(yè)，共26頁(yè)。222222000000000000()()()()()()()()()()()()()SRiiiiiiiiiontropttiiiiiiiiiiiiiiixXyYzZixXyYzZVVc Vc VxXyYzZxXyYzdXdYdZdXdY 令真實(shí)的站星距離：， 為衛(wèi)星則站星距離的觀測(cè)值：將 用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)，保留一階項(xiàng)，有0022200000000000000()()()()()()()()()()()SiRiiiiii

6、iiiiiiiiiiiionitropitiiiitiZdZxXyYzZXXdXYYdYZZdZxXyYzZlmnLc VVVVl dXm dYn dZc VL 其中：；令：；則誤差方程為：偽距測(cè)量(cling)的誤差方程距離(jl)測(cè)量與GPS定位 利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距 測(cè)距碼測(cè)距的誤差方程第12頁(yè)/共25頁(yè)第十二頁(yè)，共26頁(yè)。4.2 載波相位(xingwi)測(cè)量第13頁(yè)/共25頁(yè)第十三頁(yè)，共26頁(yè)。 載波(zib)相位測(cè)量距離(jl)測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量第14頁(yè)/共25頁(yè)第十四頁(yè)，共26頁(yè)。載波(zib)相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波(zib) 重建載波 將非連續(xù)的載波信號(hào)(xnho

7、)恢復(fù)成連續(xù)的載波信號(hào)(xnho)。載波調(diào)制了電文(dinwn)之后變成了非連續(xù)的波偽距測(cè)量與載波相位測(cè)量距離測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量 載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波第15頁(yè)/共25頁(yè)第十五頁(yè)，共26頁(yè)。載波(zib)相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波(zib) 碼相關(guān)法 方法 將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）與接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼相乘。 技術(shù)要點(diǎn) 衛(wèi)星信號(hào)（弱）與接收機(jī)信號(hào)（強(qiáng)）相乘。 特點(diǎn) 限制：需要了解碼的結(jié)構(gòu)(jigu)。 優(yōu)點(diǎn)：可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量好（信噪比高）碼相關(guān)(xinggun)法距離測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量 載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波第16頁(yè)/共

8、25頁(yè)第十六頁(yè)，共26頁(yè)。載波相位測(cè)量(cling)的關(guān)鍵技術(shù)重建載波 平方法 方法 將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）自乘。 技術(shù)要點(diǎn) 衛(wèi)星信號(hào)（弱）自乘。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了解碼(jim)的結(jié)構(gòu) 缺點(diǎn)：無(wú)法獲得導(dǎo)航電文，所獲載波波長(zhǎng)為原來(lái)波長(zhǎng)的一半，信號(hào)質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）平方法(fngf)距離測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量 載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波第17頁(yè)/共25頁(yè)第十七頁(yè)，共26頁(yè)。載波相位(xingwi)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波 互相關(guān)（交叉相關(guān)） 方法 在不同頻率的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）進(jìn)行相關(guān)處理，獲取兩個(gè)頻率間的偽距差和相位差 技術(shù)要點(diǎn) 不同頻率的衛(wèi)星信號(hào)（弱）

9、進(jìn)行相關(guān)。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了Y解碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量(zhling)較平方法好（信噪比降低了27dB）)()(12/, 12, 1, 2/, 12LLACLLYLYLACLLRRRR距離測(cè)量與GPS定位(dngwi) 載波相位測(cè)量 載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波第18頁(yè)/共25頁(yè)第十八頁(yè)，共26頁(yè)。載波相位(xingwi)測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波 Z跟蹤 方法：將衛(wèi)星信號(hào)在一個(gè)W碼碼元內(nèi)與接收機(jī)復(fù)制出的P碼進(jìn)行相關(guān)處理。 在一個(gè)W碼碼元內(nèi)進(jìn)行衛(wèi)星信號(hào)（弱）與復(fù)制信號(hào)（強(qiáng)）進(jìn)行相關(guān)。 特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需了解Y碼結(jié)構(gòu)，可測(cè)定雙頻偽距觀測(cè)值，可獲得導(dǎo)航(dohng)

10、電文，可獲得全波波長(zhǎng)的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）距離測(cè)量與GPS定位 載波(zib)相位測(cè)量 載波(zib)相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)重建載波(zib)第19頁(yè)/共25頁(yè)第十九頁(yè)，共26頁(yè)。載波(zib)測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位(dngwi) 載波相位測(cè)量 載波測(cè)距第20頁(yè)/共25頁(yè)第二十頁(yè)，共26頁(yè)。GPS載波相位(xingwi)測(cè)量的基本原理距離測(cè)量(cling)與GPS定位 載波相位測(cè)量(cling) GPS載波相位測(cè)量(cling)的基本原理理想(lxing)情況實(shí)際情況第21頁(yè)/共25頁(yè)第二十一頁(yè)，共26頁(yè)。載波相位(xingwi)觀測(cè)值 觀測(cè)值 整周計(jì)數(shù)(j sh)

11、整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相位(xingwi)觀測(cè)值)()()()()(000FrIntNFrIntFriii通常表示為：以后的觀測(cè)：首次觀測(cè)： Int0N距離測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量 載波相位觀測(cè)值第22頁(yè)/共25頁(yè)第二十二頁(yè)，共26頁(yè)。載波相位(xingwi)測(cè)量的特點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn) 精度高，測(cè)距精度可達(dá)0.1mm量級(jí) 難點(diǎn)(ndin) 整周未知數(shù)問(wèn)題 整周跳變問(wèn)題距離測(cè)量與GPS定位 載波(zib)相位測(cè)量 載波(zib)相位測(cè)量的特點(diǎn)第23頁(yè)/共25頁(yè)第二十三頁(yè)，共26頁(yè)。tropiioniiiittiiiiiVVLLcVcVNdZndYmdXlvSR)()(其中：0載波相位(xing

12、wi)測(cè)量的觀測(cè)方程tropiionttiiiitropiionttiiiVVcVcVNVVcVcVNSRSR)()()(原始(yunsh)形式：線性化后：tropiionttiiiiiiitropiionttiiiiiiiiVVcVcVNdZZzdYYydXXxVVcVcVNdZzZdYyYdXxXSRSR)()()()()()()()()()(00000000000000誤差(wch)方程為：距離測(cè)量與GPS定位 載波相位測(cè)量 載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程第24頁(yè)/共25頁(yè)第二十四頁(yè)，共26頁(yè)。謝謝您的觀看(gunkn)！第25頁(yè)/共25頁(yè)第二十五頁(yè)，共26頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)第四章 距離測(cè)量與GPS定位。測(cè)距碼測(cè)距原理。利用測(cè)距碼進(jìn)行測(cè)距