3.8-3.9偽距、載波相位測(cè)量原理

小結(jié)載波重建碼相關(guān)法平方法互相關(guān)（交叉相關(guān)）技術(shù)載波相位測(cè)量3.8偽距測(cè)量原理測(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測(cè)距碼C/A碼P碼碼相關(guān)偽距測(cè)量原理碼相關(guān)法偽距測(cè)量是通過調(diào)整自相關(guān)函數(shù)R(t)的值，測(cè)定測(cè)距碼信號(hào)由衛(wèi)星到達(dá)測(cè)站的傳播時(shí)間實(shí)現(xiàn)的。偽距測(cè)量原理當(dāng)衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)經(jīng)過

t秒傳播后到達(dá)接收機(jī)時(shí)，接收機(jī)產(chǎn)生一個(gè)結(jié)構(gòu)完全相同的復(fù)制碼序列，并在延時(shí)器的控制下不斷調(diào)整值，直到R(t)=1為止。此時(shí)，

t=

，也就是說t可被測(cè)定。傳輸時(shí)間

t乘以光速c可以獲得衛(wèi)星到測(cè)量站的距離。

t包含衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘的不同步誤差，因此測(cè)量出來的距離叫做偽距。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)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)噪聲碼碼相關(guān)偽距測(cè)量特點(diǎn)定位速度快，實(shí)時(shí)定位精度較高對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度要求不高3.9衛(wèi)星的載波信號(hào)及相位測(cè)量原理3.9.1GPS衛(wèi)星的載波信號(hào)3.9.2GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制3.9.3GPS衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)3.9.4載波相位測(cè)量原理GPS衛(wèi)星的測(cè)距碼信號(hào)和導(dǎo)航電文信號(hào)都屬于低頻信號(hào)其中C/A碼和P碼的數(shù)碼率分別為1.023Mbit/s與10.23

Mbit/s，而D碼(導(dǎo)航電文，又稱為數(shù)據(jù)碼)的數(shù)碼率僅為50bit/s。GPS衛(wèi)星離地面遠(yuǎn)達(dá)2×104km，其電能又非常緊張，因此很難將上述數(shù)碼率很低的信號(hào)傳輸?shù)降孛?。解決這一難題的辦法，就是另外發(fā)射一種高頻信號(hào)，并將低頻的測(cè)距碼信號(hào)和導(dǎo)航電文信號(hào)加載到這一高頻信號(hào)上，構(gòu)成一高頻的已調(diào)波發(fā)射給地面。3.9.1GPS衛(wèi)星的載波信號(hào)GPS衛(wèi)星的基準(zhǔn)頻率f0由衛(wèi)星上的原子鐘直接產(chǎn)生原子鐘的基準(zhǔn)頻率為10.23MHz衛(wèi)星信號(hào)的所有成分均是該基準(zhǔn)頻率的倍頻或分頻3.9衛(wèi)星的載波信號(hào)及相位測(cè)量原理3.9.1GPS衛(wèi)星的載波信號(hào)3.9.2GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制3.9.3GPS衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)3.9.4載波相位測(cè)量原理GPS衛(wèi)星信號(hào)的組成部分載波（Carrier）L1L2測(cè)距碼（RangingCode）C/A碼（目前只被調(diào)制在L1上）P(Y)碼（被分別調(diào)制在L1和L2上）衛(wèi)星（導(dǎo)航）電文（Message）載波作用搭載其它調(diào)制信號(hào)測(cè)距測(cè)定多普勒頻移類型目前L1–頻率：154f0=1575.43MHz；波長：19.03cmL2–頻率：120f0=1227.60MHz；波長：24.42cm現(xiàn)代化后增加L5–頻率：115f0=1176.45MHz；波長：25.48cm測(cè)距碼的調(diào)制與解調(diào)在數(shù)字通訊技術(shù)中，為了有效地傳播信息，一般均將低頻信號(hào)加載到高頻的載波上，這時(shí)原低頻信號(hào)稱為調(diào)制信號(hào)，而加載信號(hào)后的載波就稱為已調(diào)波。GPS信號(hào)調(diào)制，是采用調(diào)相技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制模二和運(yùn)算規(guī)則二進(jìn)制信號(hào)：“1”表示二進(jìn)制“0”，“-1”表示二進(jìn)制“1”，則3.9衛(wèi)星的載波信號(hào)及相位測(cè)量原理3.9.1GPS衛(wèi)星的載波信號(hào)3.9.2GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制3.9.3GPS衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)3.9.4載波相位測(cè)量原理載波相位測(cè)量的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：測(cè)距精度高，可達(dá)0.1mm量級(jí)難點(diǎn)：重建載波存在整周數(shù)不確定問題存在整周跳變問題重建載波問題的產(chǎn)生調(diào)制了測(cè)距碼和導(dǎo)航電文后，載波將不連續(xù)要測(cè)定載波相位，必須設(shè)法使不連續(xù)的載波信號(hào)恢復(fù)為連續(xù)的載波信號(hào)重建載波定義：將非連續(xù)載波信號(hào)恢復(fù)成連續(xù)載波信號(hào)的過程方法：(1)-碼相關(guān)法(2)-平方法(3)-互相關(guān)（交叉相關(guān)）技術(shù)(補(bǔ))(4)-Z跟蹤技術(shù)（補(bǔ)）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

碼相關(guān)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。碼相關(guān)法碼相關(guān)法技術(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，可獲得全波長的載波，信號(hào)質(zhì)量好（信噪比高）將所接收到的調(diào)制信號(hào)（衛(wèi)星信號(hào)）自乘。平方法技術(shù)要點(diǎn)衛(wèi)星信號(hào)（弱）自乘。特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：無需了解碼的結(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：無法獲得導(dǎo)航電文，所獲載波波長為原來波長的一半，信號(hào)質(zhì)量較差（信噪比低，降低了30dB）平方法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（3）互相關(guān)（交叉相關(guān)）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)：無需了解Y碼的結(jié)構(gòu)，可獲得導(dǎo)航電文，可獲得全波波長的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了27dB）互相關(guān)（交叉相關(guān)）Z跟蹤技術(shù)ASP碼+W碼

Y碼W碼的碼元寬度為Y碼的二十倍Z跟蹤技術(shù)原理將衛(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)處理技術(shù)要點(diǎn)：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，可獲得全波波長的載波，信號(hào)質(zhì)量較平方法好（信噪比降低了14dB）（4）Z跟蹤3.9衛(wèi)星的載波信號(hào)及相位測(cè)量原理3.9.1GPS衛(wèi)星的載波信號(hào)3.9.2GPS衛(wèi)星信號(hào)的調(diào)制3.9.3GPS衛(wèi)星信號(hào)的解調(diào)3.9.4載