41利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距課件

GPS原理及其應(yīng)用

(八)GPS原理及其應(yīng)用

(八)1第四章距離測(cè)量與GPS定位§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距第四章距離測(cè)量與GPS定位§4.1利用測(cè)距2§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距3GPS定位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)量出站星距離？GPS定位的基本原理需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題？4測(cè)距方法雙程測(cè)距

用于電磁波測(cè)距儀單程測(cè)距

用于GPS距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>測(cè)距方法測(cè)距方法雙程測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地5測(cè)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊度）P碼距離測(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)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊度）P碼距離測(cè)量與GPS定位>6信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理①距離測(cè)定的基本思路信號(hào)（測(cè)距碼）傳播時(shí)間的測(cè)定信號(hào)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)距原理信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理①距離測(cè)定的基本思路信號(hào)傳播時(shí)間的7測(cè)距碼測(cè)距原理②利用測(cè)距碼測(cè)距的必要條件必須了解測(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)星都采用特定的偽隨機(jī)噪聲碼微弱信號(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)距原理測(cè)距碼測(cè)距原理②利用測(cè)距碼測(cè)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(gè)W碼碼元內(nèi)距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>Z跟蹤技術(shù)Z跟蹤技術(shù)AS距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距9偽距測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)模糊度缺點(diǎn)精度低距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>偽距測(cè)量的特點(diǎn)偽距測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)10GPS測(cè)量的基本觀測(cè)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)方程GPS測(cè)量的基本觀測(cè)方程距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼11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）測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)方程距離測(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)距的觀測(cè)方程對(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12偽距測(cè)量的誤差方程距離測(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)距的誤差方程偽距測(cè)量的誤差方程距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)13§4.2 載波相位測(cè)量§4.2 載波相位測(cè)量14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)量距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量15載波相位測(cè)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(hào)恢復(fù)成連續(xù)的載波信號(hào)。載波調(diào)制了電文之后變成了非連續(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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)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(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)。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)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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)量與17載波相位測(cè)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(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)－重建載波載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法平方法距離測(cè)量與GP18載波相位測(cè)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(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）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)量較平方法好（信噪比降低了27dB）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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)量19載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z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>載波相位測(cè)量>載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤距離測(cè)量與GPS定位20載波測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>載波測(cè)距載波測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>載波測(cè)距21GPS載波相位測(cè)量的基本原理距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>GPS載波相位測(cè)量的基本原理理想情況實(shí)際情況GPS載波相位測(cè)量的基本原理距離測(cè)量與GPS定位>載波相22載波相位觀測(cè)值觀測(cè)值整周計(jì)數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相位觀測(cè)值距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>載波相位觀測(cè)值載波相位觀測(cè)值觀測(cè)值載波相位觀測(cè)值距離測(cè)量與GPS定位>23載波相位測(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)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>載波相位測(cè)量>載波相位測(cè)量的特點(diǎn)載波相位測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量24載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程原始形式：線性化后：誤差方程為：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)方程載波相位測(cè)量的觀測(cè)方程原始形式：線性化后：誤差方程為：距離測(cè)25GPS原理及其應(yīng)用

(八)GPS原理及其應(yīng)用

(八)26第四章距離測(cè)量與GPS定位§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距第四章距離測(cè)量與GPS定位§4.1利用測(cè)距27§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距§4.1利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距28GPS定位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)量出站星距離？GPS定位的基本原理需解決的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題？29測(cè)距方法雙程測(cè)距

用于電磁波測(cè)距儀單程測(cè)距

用于GPS距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>測(cè)距方法測(cè)距方法雙程測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地30測(cè)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊度）P碼距離測(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)距碼C/A碼（測(cè)距時(shí)有模糊度）P碼距離測(cè)量與GPS定位>31信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理①距離測(cè)定的基本思路信號(hào)（測(cè)距碼）傳播時(shí)間的測(cè)定信號(hào)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)距原理信號(hào)傳播時(shí)間測(cè)距碼測(cè)距原理①距離測(cè)定的基本思路信號(hào)傳播時(shí)間的32測(cè)距碼測(cè)距原理②利用測(cè)距碼測(cè)距的必要條件必須了解測(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)星都采用特定的偽隨機(jī)噪聲碼微弱信號(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)距原理測(cè)距碼測(cè)距原理②利用測(cè)距碼測(cè)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(gè)W碼碼元內(nèi)距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>Z跟蹤技術(shù)Z跟蹤技術(shù)AS距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距34偽距測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)無(wú)模糊度缺點(diǎn)精度低距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)地距>偽距測(cè)量的特點(diǎn)偽距測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)35GPS測(cè)量的基本觀測(cè)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)方程GPS測(cè)量的基本觀測(cè)方程距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼36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）測(cè)距碼測(cè)距的觀測(cè)方程距離測(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)距的觀測(cè)方程對(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37偽距測(cè)量的誤差方程距離測(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)距的誤差方程偽距測(cè)量的誤差方程距離測(cè)量與GPS定位>利用測(cè)距碼測(cè)定衛(wèi)38§4.2 載波相位測(cè)量§4.2 載波相位測(cè)量39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)量距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量40載波相位測(cè)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(hào)恢復(fù)成連續(xù)的載波信號(hào)。載波調(diào)制了電文之后變成了非連續(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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)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(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)。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)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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)量與42載波相位測(cè)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(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)－重建載波載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波③平方法平方法距離測(cè)量與GP43載波相位測(cè)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(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）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)量較平方法好（信噪比降低了27dB）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)－重建載波載波相位測(cè)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(cè)量44載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z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>載波相位測(cè)量>載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波載波相位測(cè)量的關(guān)鍵技術(shù)－重建載波⑤Z跟蹤距離測(cè)量與GPS定位45載波測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>載波測(cè)距載波測(cè)距距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>載波測(cè)距46GPS載波相位測(cè)量的基本原理距離測(cè)量與GPS定位>載波相位測(cè)量>GPS載波相位測(cè)量的基本原理理想情況實(shí)際情況GPS載波相位測(cè)量的基本原理距離測(cè)量與GPS定位>載波相47載波相位觀測(cè)值觀測(cè)值整周計(jì)數(shù)整周未知數(shù)（整周模糊度）載波相