载波相位与伪距组合测量
利用载波相位和伪距进行进行组合测量，主要有两种方法：
?用伪距估算载波整周模糊度
算法思想：
伪距与载波相位的近似关系式：
因此，一种简单估算整周模糊度值的方法为：
其中，“[]”代表四舍五入的取整运算，即上式得到一个整周模糊度的整数型估算值。分析：
这种估算方法只是用伪距对相位整周模糊度进行粗略的估计。而载波相位的测量精度是波长的1/100，在2G频段上对应的精度为1.5mm，远小于码片宽度，调节范围小，只可做细校准，使数据的误差抖动较小，但是无法改变原有定位误差的基本量级。（除非能够连续记录载波的变化）。
?载波相位平滑伪距的方法
算法思想：
利用精度更高但存在模糊度的载波相位观测值来平滑粗糙的伪距观测值。采用以下Hatch滤波的形式对观测值进行实时处理：
分析：
载波相位平滑伪距是一种滤波的形式，其本质是多次测量取均值，且利用载波相位进行局部调整。其可以减小高斯噪声的影响，但是对于室内定位没有相对移动的情况下，无法减少多径引起的固有误差。
载波相位的调节能力有限：载波相位的数据相对伪距很小，单次测量对结果影响较小，卫星中通过长时间跟踪的总体累计产生影响。而在地面定位系统数据为突发数据，无法维持长时间的累计，无法改变测量精度。
《GPS原理及其应用》复习 第一章概论 子午卫星系统与GPS定位原理有何区别？ 子午卫星系统的缺点 GPS的基本组成 什么是标准定位服务？ GPS信号接收机主要组成 第二章坐标系统和时间系统 名词解释：天球；赤经；赤纬；黄道；春分点；岁差；章动；极移；世界时；原子时；协调世界时；儒略日。 简述协议地球坐标系的定义。赤纬δ与大地纬度B有何区别；赤经α与大地经度L有何区别？ 什么是参心坐标系？ 什么是GPS定位测量采用的时间系统?它与协调世界时UTC有什么区别? 简述卫星大地测量的发展历史，并指出其各个发展阶段的特点。试说明GPS全球定位系统的组成。 为什么说GPS卫星定位测量技术问世是测绘技术发展史上的一场革命 简述GPS、GLONASS与NA VSAT三种卫星导航定位系统工作卫星星座的主要参数。 简述(历元)平天球坐标系、(观测)平天球坐标系以及瞬时极(真)天球坐标系之间的差别。 怎样进行岁差旋转与章动旋转?它们有什么作用 为什么要进行极移旋转?怎样进行极移旋转 简述协议地球坐标系的定义。 试写出由大地坐标到地心空间直角坐标的变换过程。 综述由(历元)平天球坐标系到协议地球坐标系的变换过程。 简述恒星时、真太阳时与平太阳时的定义。 在GPS 定位测量，具有重要意义的时间系统主要有哪三种？ 第三章卫星运动基础及GPS卫星的坐标计算 试述描述GPS卫星正常轨道运动的开普勒三大定律。 试画图并用文字说明开普勒轨道6参数。 简述地球人造卫星轨道运动所受到的各种摄动力。 地球引力场摄动力对卫星的轨道运动有什么影响? 日、月引力对卫星的轨道运动有什么影响? 简述太阳光压产生的摄动力加速度，并说明它对卫星轨道运动有何影响? 综述考虑摄动力影响的GPS卫星轨道参数。 试写出计算GPS卫星瞬时位置的步骤。 第四章、GPS卫星的导航电文和卫星信号 名词解释：码；码元(比特)；数码率；自相关系数；信号调制；信号解调；遥测字；交接字；数据龄期；时延差改正；传输参数。 试说明什么是随机噪声码?什么是伪随机噪声码 C/A码和P码是怎样产生的 试述C/A码和P码的特点。 试述伪随机噪声码测距原理。
载波相位差分原理 由于自身结构及测量中随机噪声误差的限制测距码差分GPS 仅可满足m 级动态定位需要；载波相位测量噪声误差远低于测距码，在静态相对定位中已实现10-6~10-8的精度，但整周未知数求解需进行长时间的静止观测，数据需事后处理，限制了该方法在动态定位中的应用。然而快速逼近整周模糊度技术的出现使利用载波相位差分技术实时求解载体位置成为可能。具有快速高精度定位功能的载波相位差分测量技术，简称RTK （real time Kinematic ）技术。 载波相位差分定位技术是在基准站上安置一台GPS 接收机，对卫星进行连续观测，并通过无线电传输设备实时地将观测数据及测站坐标信息传送给用户站；用户站在接收卫星信号的同时通过无线接收设备接收基准站信息，根据相对定位原理实时处理数据并以cm 级精度给出用户站的三维坐标。载波相位差分定位技术可分为修正法和求差法：前者将载波相位的修正量发送给用户站，对用户站的载波相位进行改正实现定位；后者将基准站的载波相位发送给用户，由用户站将观测值求差进行坐标解算。 星站间的相位差值由三部分组成 ()()j i j i j i j i t t N t N δ?+-+=Φ00 （1） 式中()0t N j i 为起始整周模糊度，()0t t N j i -为从起始时刻至观测时刻的整周变化值，j i δ?为观测相位的小数部分。则星站间距离为载波波长与星站相位差的乘积，即
()()()j i j i j i j i t t N t N δ?λρ+-+=00~ （2） 若在基准站利用已知坐标和卫星星历可求得星站间的真实距离j i ρ，星站间伪距观测值则可表示为 ()i i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-?+=δδδδδρρ~ （3） 公式中i M δ为多路径效应，i V 为GPS 接收机噪声。在基准站可求出伪距改正数 ()i i j i j i j i j i j i j i V M T I t t c ++++-?=-=δδδδδρρδρ~ （4） 用此改正数对用户站伪距观测值进行修正，有 ()()() ()() i k i k j i j k j i j k i k j k j i j k V V M M T T I I t t c -+-+-+-+-?+=-δδδδδδδδρδρρ~ （5） 当基准站和用户站之间的距离小于30km ，可认为j i j k I I δδ=，j i j k T T δδ=，则 ()()()()()() δρ δδδδρδρρ?+-+-+-= -+-+-?+=-2 2 2 ~k j k j k j i k i k i k j k j i j k Z Z Y Y X X V V M M t t c （6） 式中()()()i k i k i k V V M M t t c -+-+-?=?δδδδδρ。 将载波相位伪距观测值（2）代入上式，则可得 ()()()()()()( ) ()()() δρ δ?δ?λλλρρρρδρρ?+-+-+-= -+---+-+=+-=-2 2 2 000~~~k j k j k j j i j k j i j k j i j k j i j i j i j k j i j k Z Z Y Y X X t t N t t N t N t N （7） 上式中令)()()(000t N t N t N j i j k j -=为起始整周数之差，在观测过程中若卫星跟踪不失锁，)(0t N j 即为常数，令载波相位测量差值 ()()()() j i j k j i j k t t N t t N δ?δ?λλ?-+---=?00 （7）式可表示为
第33卷第6期2010年11月 现 代 测 绘 M odern Surveying and Mapping Vol.33,No.6 Nov.2010各种星历在相位平滑伪距单点 定位中的对比分析 高成发,谢玉忠 (东南大学交通学院,江苏南京210096) 摘 要 随着IGS星历产品的种类和精度不断提高,精密单点定位对星历有了更多的选择。本文对IG S星历和广播星历进行了精度对比,同时介绍了相位平滑伪距的原理,着重通过对伪距单点定位和相位平滑伪距单点定位与广播星历、IG U星历和IG S最终星历的组合对国内IG S跟踪站(shao)进行单点定位的分析,证明了伪距平滑后的定位精度有了明显的提高,使用IGU星历比广播星历定位精度也有所提高。 关键词 相位平滑伪距 星历 单点定位 中图分类号:P228.4 文献标识码:A 文章编号:1672-4097(2010)06-0003-04 1 引 言 传统的GPS单点定位是指利用伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行的定位。由于C/A码的测距精度仅为3m左右(P码约为30cm),观测噪声至少也有30cm,广播星历的轨道精度为米级[1],卫星钟差的改正精度为几纳秒,因此单点定位的坐标分量精度只能达到5~10m。而由于整周模糊度的存在,单纯的载波相位观测量无法进行单点定位。载波相位平滑伪距利用伪距无整周模糊度的特点与载波相位观测量相结合进行单点定位,平滑后的伪距精度约为30~ 60cm,IGS最终精密星历的轨道精度可达2.5cm,卫星钟差精度可达75ps。由于其实时性不能得到满足,IGU星历被推出,其预测部分的轨道精度可达5cm,卫星钟差精度可达5ns,因此如果采用IGU,IGS星历并且周跳修复和粗差剔除正确,平差模型合理,其定位精度会得到很大提高。基于此,本文根据载波相位平滑伪距的特点,给出了探测与修复周跳以及剔除粗差的方法和步骤,编制了相应程序。 2 各种星历的比较 全球定位系统(GPS)是基于无线电导航的卫星定位系统,卫星轨道是定位的前提条件,轨道(GPS星历)直接影响着导航定位的精度[2]。目前,GPS卫星星历的提供方式有广播星历、超快速星历(IGU星历)、快速星历(IGR星历)和精密星历(IGS星历)4种类型。轨道精度由高到低分别为IGS星历、IGR星历、IGU星历和广播星历;对于实时性而言,广播星历和IGU星历预推轨道可实时获取,而IGS星历和IGR星历只能用于后处理[2]。 GPS广播星历是通过卫星发射的含有轨道信息的导航电文,用户接收机接收到这些信号,经过解码便可以获得所需要的卫星星历。目前广播星历轨道精度大约为3m。为了加强国际间GPS地学研究合作应用,国际大地测量学协会IAG(Inter-national association of ge-odesy)于1993年成立了国际GPS地球动力学服务(IGS)组织,并于1994年1月正式运作,其主要任务是利用GPS空间对地观测技术研究地壳运动、监测海(冰)面变化、地球自转、极移以及大地坐标系维持等地球科学问题。目前,IGS拥有分布在全球的335个GPS跟踪站和部分GLONA SS跟踪站,对GPS卫星进行连续跟踪观测,其测量数据被发送到IGS数据分析与处理中心,该中心统一解算GPS卫星星历,并向全球用户提供3种星历类型:IGS星历、IGR星历和IGU星历。这三种星历都是用SP3格式。IGS星历要在12d之后才能获取;IGR星历在17h 之后即能获取。2000年3月10日开始,IGS中央局推出了一种新的轨道产品IGU(IGS U ltraRapid product)轨道。每个IGU星历文件轨道弧长48h,前24h是基于实测GPS数据的精密轨道,后24h 则是预推轨道。目前IGU轨道每天发布4次,分别在U TC时3:00、9:00、15:00和21:00发布,用户只需在3小时之后即可获取[2]。同时,由于该轨道有24小时的预推轨道,因此可作为实时使用,目前IGU星历的应用成为研究的重点。表1 IGS产品质量指标[3]。
载波相位方程推导
1. 推导载波相位双差观测量观测方程的线性化表达式 载波相位双差观测方程的一般形式为： ()()()()() 1,2212211 1,21,21,22121k k k k k k k k i i i i i i i i i i DD O SD O SD O O O O O =-=--- 如果以载波相位作为观测量，并且考虑各种误差对于方程的影响，则有如下形式的观测方程：. ()()()()1,222112121 1,221222211k k k k k k k k k k i i i i i i j i i i i ion trop p DD j N N N N dd j dd dd λρρρρλδδΦ=--++--+-++ 若在GPS 标准时s τ，卫星钟面时s t ,卫星发射的载波相位为)(s s t Φ,在GPS 标准时r τ,接收机钟面时r t ,接收机接收到卫星在时刻s τ发射的信号，接收机产生的参考信号的相位为)(r r t Φ。 设： 0() j X t 为卫星j s 于历元t 的坐标近似值向量 i X 为观测站的坐标i T 近似值向量 ()[(),(),()]T i i i i X t x t y t z t δδδδ=为接收机坐标的改正数向量 则有： 12222 ()(){[()][()][()]} j j j j j i i i i i t t x t x y t y z t z ρρρ=-=-+-+- 则载波相位观测量观测方程为： (,)(,)[()()]s s s r r s r r s s s r r r t t t t c t t t t N ρρδδλ=+-+ 然后分别对x,y,z 求偏导： 000000000()1 [()]()()() 1[()]()()()1 [()]()()j j j i i i j i i j j j i i i j i i j j j i i i j i i t x t x l t x t t y t y m t y t t z t z n t z t ρρρρρρ??=-=??? ???=-=? ????=-=???? ()i j j j 0i i i i i ()()m n ++()j j s i i r r s X t t l Y N t t c Z δρρδλδδδ?? ? =+- ? ??? 考虑其他误差因素的影响，则单个测站载波相位观测方程线性化结果为：
《GPS测量原理与应用》复习 第1章GPS政策及卫星导航定位系统概况 1.美国政府SA政策和AS政策。P7 2.GPS现代化政策。P9 3.全球四大导航定位系统。P9 4.北斗卫星系统的工作原理及作业流程。P14 5.北斗卫星导航定位系统具有其他GNSS系统没有的独特功能，通信。P15 6.北斗卫星导航定位系统建设三个时期。P15 第2章GPS测量中所涉及的时间系统和坐标系统 1.时间间隔和时刻。P17 2.时间基准的条件。P17 3.常用的比较精确的时间基准。P18 4.时钟的主要技术指标。P18 5.概念：恒星时、真太阳时、平太阳时、世界时、区时、原子时、国际原 子时、协调世界时。P20—P22 6.GPS时概念，起点，与原子时关系。P24 7.儒略日、简化儒略日、年积日。P29、P30 8.岁差、章动、极移。P31/P34/P36 9.瞬时地心天球赤道坐标系、平地心天球赤道坐标系、协议地心天球赤道 坐标系。P35 10.瞬时地球坐标系、协议地球坐标系。P37 第3章全球定位系统的组成及信号结构 1.全球定位系统的组成，主要功能。P42 2.GPS卫星星座。P45 3.地面监控部分的组成，主要功能。P45、P46 4.GPS接收机。P47 5.用户部分的组成。P47 6.GPS接收单元构成。P48 7.GPS接收通道。P48 8.GPS卫星信号组成。P49 9.载波，卫星钟基准频率，GPS载波的频率、波长、多载波的目的。P50 10.测距码，生成方式。P50 11.伪随机码两种表示方法。P50 12.模二相加和矩形波相乘运算规则。P50 13.m序列，线性反馈移位寄存器生成m序列。P51 14.GPS测距码类型，严格保密的是哪几个。P51-P57
GPS 载波相位测量 2.1 综述 GPS 测姿定向技术就是利用GPS 接收机对载体（GPS 天线的负载平台）的姿态进行测量。其原理是通过GPS 天线接收机GPS 卫星信号，测量不同天线的相对位置在当地水平坐标系中的表示，并结合天线在载体坐标系中的已知安装关系，确定出载体坐标系相对当地水平坐标系的姿态。 GPS 测量技术一般来讲包括以下三类：伪距测量技术、载波相位测量技术和多普勒测量技术。由于GPS 载波频率高（其两种载波频率分别为1 1575.42L f MHz =、2 1227.6L f MHz =） 、波长短（1 19.05L cm λ=、2 24.45L cm λ=） ，相对于伪距测量而言，载波相位测量具有很高的距离测量精度（毫米级），并且具有很高的相对定位精度，因而GPS 测姿通常采用载波相位测量技术。 载波相位观测量是测定GPS 接收机所接收的卫星载波信号与接收机振荡器产生的参考载波信号之间的相位差。载波相位观测量理论上是GPS 信号在接收时刻的瞬时载波相位值。但实际上是无法直接测量出任何信号的瞬时载波相位值，测量接收到的是具有多普勒频移的载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。GPS 信号被接收机接收后，首先进行伪随机码的延时锁定，即实现对卫星信号的跟踪。一旦跟踪成功，接收机的本地伪随机码就与卫星的伪随机码严格对齐，给出伪距观测量。之后利用锁相环实现相位的锁定，锁相后接收机本地信号相位与GPS 载波信号相位相同，此时接收机本地信
号相位与初始相位的差即为载波相位观测量。 2.2 载波相位测量定位 图2-1 载波相位测量示意图 Figure 2-1 sketch map of carrier phase measuring 如图2-1所示，某一卫星s 在时刻t 发出相位为s φ的载波信号，经过一段传输距离ρ被接收机u 接收，此时载波相位为u φ，在由卫星s 至接收机u 传输距离上的相位变化为()s u φφ-。()s u φφ-包括载波相位的整周数和不足一周的小数部分。测定()s u φφ-之后，则卫星s 到接收机u 的距离ρ可以表示为： ()()0s u N ρλφφλφ=?-=?-? 其中：λ为GPS 载波信号的波长；0N 为载波相位的整周数；φ?为载波相位中不足一周的小数部分。 实际测量中，卫星s 发出的载波相位s φ是无法测量的，因此接收机振荡器便产生一个与卫星载波信号完全相同的参考信号，该参考信号相位等于载波信号的相位。GPS 接收机得到的载波相位实际上就是接收机接收到的载波信号与本振参考信号的相位差（如图2-2所示）。
《GPS原理及应用》模拟试题（1） 一、填空（每空1分，共20分） 1.子午卫星导航系统采用6颗卫星，并都通过地球的南北极运行。 2.按照《规范》规定，我国GPS测量按其精度依次划分为AA、A、B、C、D、E 六级，其中C级网的相邻点之间的平均距离为15～10km，最大距离为 40 km。 3.在GPS定位测量中，观测值都是以接收机的相位中心位置为准的，所以天线的相位中心应该与其几何中心保持一致。 4.按照GPS系统的设计方案，GPS定位系统应包括空间部分、地面监测部分和用户接收处理部分。 5.在使用GPS软件进行平差计算时，需要选择横轴墨卡托投影投影方式 6.从误差来源分析，GPS测量误差大体上可分为以下三类：与卫星误差， 与卫星信号传播有关的误差和与接收机有关的误差。 7.根据不同的用途，GPS网的图形布设通常有点连式、边连式、网连式及边点混合连接四种基本方式。选择什么方式组网，取决于工程所要求的精度、野外条件及GPS接收机台数等因素。 8.美国国防部制图局（DMA）于1984年发展了一种新的世界大地坐标系，称之为美国国防部1984年世界大地坐标系，简称WGS-84坐标系。 9.当使用两台或两台以上的接收机，同时对同一组卫星所进行的观测称为同步观测。 10.双频接收机可以同时接收L1和 L2信号，利用双频技术可以消除或减弱电离层折射对观测量的影响，所以定位精度较高，基线长度不受限制，所以作业效率较高。 11.在定位工作中，可能由于卫星信号被暂时阻挡，或受到外界干扰影响，引起卫星跟踪的暂时中断，使计数器无法累积计数，这种现象叫整周跳变。 12.PDOP代表空间位置精度因子 13.GPS工作卫星的主体呈圆柱形，整体在轨重量为843.68㎏，它的设计寿命为7.5年，事实上所有GPS工作卫星均能超过该设计寿命而正常工作。14.用GPS定位的方法大致有四类：多普勒法、伪距法、射电干涉测量法、载波相位测量法。目前在测量工作中应用的主要方法是静态定位中的伪距法和载波相位测量法。 15.在接收机和卫星间求二次差，可消去两测站接收机的相对钟差改正。在实践中应用甚广。 二、名词解释（每小题4分,共20分） 1.GPS卫星的导航电文 是用户进行数据定位、观测的。 GPS卫星的导航电文是用户用来定位和导航的数据基础。 它主要包括：卫星星历、时钟改正、电离层时延改正、工作状态信息以及C/A 码转换到捕捉P码的信息。 2. 同步观测环 三台或三台以上接收机同步观测所获得的基线向量构成的闭合环。 3.静态定位
GPS 精密定位 载波相位测量原理 由于载波的波长远小于码的波长，所以在分辨率相同的情况下，载波相位的观测精度远较码相位的观测精度为高。例如，对载波L1而言，其波长为19cm ，所以相应的距离观测误差约为2mm ；而对载波L2的相应误差约为2．5mm 。载波相位观测是目前最精确最高的观测方法，它对精密定位上作具有极为重要的意义。但载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周不确定性问题，使解算过程比较复杂。 由于GPS 信号已用相位调制的方法在载波上调制了测距码和导航电文，所以收到的载波的相位已不再连续(凡是调制信号从0变1或从1变0时，载波的相位均要变化1800)。所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取或波。这一工作称为重建载波。 一、 重建载波 恢复载波一般可采用两种方法：码相关法和平方法。采用码相关法恢复载波信号时用户还可同时提取测距信号和卫星电文。但采用这种方法时用户必须知道测距码的结构(即接收机必须能产生结构完全相同的测距码)。采用平方法，用户无需掌握测距码的码结构，但在自乘的过程中只能获得载波信号(严格地说是载波的二次谐波，其频率比原载波频率增加了一倍)，而无法获得测距码和卫星电文。码相关法和平方法的具体做法及其原理在接收机工作原理中曾介绍过。 二、 相位测量原理 若卫星S 发出一载波信号，该信号向各处传播。设某一瞬间，该信号在接收机R 处的相位为φR ，在卫星S 处的相位为φS ，φR 、φS 为从某一起点开始计算的包括整周数在内的载波相位，为方便计算，均以周数为单位。若载波的波长为λ，则卫星S 至接收机R 间的距离为ρ=λ（φS —φR ），但我们无法测量出卫星上的相位φS 。如果接收机的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，问题便迎刃而解，因为任何一个瞬间在接收机处的基准信号的相位就等于卫星处载波信号的相位。因此（φS —φR ）就等于接收机产生的基准信号的相位φK (T K )和接收到的来自卫星的载波信号相位φK j (T K )之差： )()()(k k k j k k j k T T T ??-=Φ 某一瞬间的载波相位测量值（观测量）就是该瞬间接收机所产生的基准信号的相位φK (T K )和接收到的来自卫星的载波信号的相位φK j (T K )之差。因此根据某一瞬间的载波相位测量值就可求出该瞬间从卫星到接收机的距离。 但接收机只能测得一周内的相位差，代表卫星到测站 距离的相位差还应包括传播已经完成的整周数N K j ： )()()(k k k j k j k k j k T T N T ??-+=Φ 假如在初始时刻t0观测得出载波相位观测量为： )()()(000t t N t k j k j k k j k ??-+=Φ N K j 为第一次观测时相位差的整周数，也叫整周模糊 度。 从此接收机开始由一计数器连续记录从t0时刻开始
第四章 GPS定位的观测量和观测方程 GPS定位要解决两个问题： 一是观测瞬间GPS卫星的空间位置。 解决方法：通过导航电文中的卫星星历来确定。（前已述） 二是测站点卫星之间的距离。 解决方法：通过测定信号传播时间计算。传播时间通过GPS的观测量计算的。 4.1 GPS的主要观测量 主要观测量：码伪距： C1、P1、P2 载波相位：L1、L2 多普勒 D1、D2 即： 1)L1载波相位观测值（L1） 2)L2载波相位观测值（L2） 3)调制在L1上的C/A-code伪距（C1） 4)调制在L1上的P-code伪距（P1） 5)调制在L2上的P-code伪距（P2） 6) L1载波Dopple观测值（D1） 7) L2载波Dopple观测值（D1） 在 RINEX 2.10 中, 定义了下列观测值类型: L1，L2:L1 和 L2 上的相位观测值; C1：采用L1上 C/A 码所测定的伪距; P1, P2:采用L1、L2 上的 P 码所测定的伪距; D1 , D 2:L1 和 L2 上的多普勒频率; T1, T2:子午卫星的150( T1) 和400 MHz( T2) 信号上的多普勒积分; S1, S2: 接收机所给出的L1、L2 相位观测值的原始信号强度或SNR 值。 在反欺骗( AS) 之下所采集的观测值将被转换为“L2”或“P2”, 并将失锁指示符( 见表9-2) 的第二位置1。 观测值的单位: 载波相位为周, 伪距为 m, 多普勒为 Hz,子午卫星为周, SNR 等则与接收机有关。 【例】
载波 GPS使用两种载波： L1载波：fL1=154×f0=1575.42MHz,波长λ1=19.032cm, L2载波：fL2=120×f0=1227.6MHz,波长λ2=24.42cm。 载波的作用： 1、在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是将频率较低 的信号加载在频率较高的载波上，此过程称为调制。然后载波 携带着有用信号传送出去，到达用户接收机。 2、载波也可以用作测距信号来使用。 3、选择这两个载频，目的在于测量出或消除掉由于电离层而引起 的延迟误差。 数据码 数据码即为导航电文，D码。 测距码 GPS卫星的测距码属于伪随机噪声码，简称PRN，是一个具有一定周期的取值0和1的离散符号串。它不仅具有高斯噪声所有的良好的自相关特征，而且具有某种确定的编码规则，使我们人工能复制出来。 C/A码 用于粗测距和捕获GPS卫星信号的伪随机码。 选择32个码以PRN1……PRN32命名各种GPS卫星。 C/A码的码元宽度较大。假设两个序列的码元对齐误差为码宽的1/10～1/100，则此进相应的测距误差为29.3～2.93m。 P码 是卫星的精测码，码率为10.23MHz，码长约为6．19x1012比特。 码元宽度为C／A码的1／10，这时若取码元的对齐精度仍为码元宽度的l ／10～l／100，则由此引起的相应距离误差约为2．93-0．29m，仅为C ／A码的1／10。所以P码可用于较精密的导航和定位，故通常也称之为精码。 根据美国国际部规定，P码是专为军用的。目前只有极少数高档次测地型接收机才能接收P码，且价格昂贵。即使如此，美国国防部又宣布实施AS政策，即在P码上增加一个极度保密的W码，形成新的Y码，绝对
1.伪距差分 目前应用最广的一种差分。它是在基准站上，观测所有卫星，根据基准站的精确坐标和各卫星的坐标，求出每颗卫星每一时刻到基准站的真实距离。再与测得的伪距比较，得出伪距改正数，将其传输至流动站接收机来改正测量的伪距，提高定位精度。 伪距差分和载波相位差分实现过程和重难点： 基准站伪距公式： ()i i i i i i m m m m m m R r c t t dI dT ρ=+?-?+?++ (1) i m R 接收机到第I 颗卫星的伪距 i m r 接收机到第I 颗卫星的真实距离 m t ?接收机钟差 i t ?第I 颗卫星钟差 i m ρ?星历误差 i m dI 电离层误差 i m dT 大气层误差 知道卫星星历和基准站坐标可以求出卫星到基准站真实距离i m r 则伪距改正数可以表示为：i i i m m m dr r R =- 接收机伪距公式： ()i i i i i i n n n n n n R r c t t dI dT ρ=+?-?+?++ (2) 在接收机距离机站在200-300Km 的情况下，通过接收机伪距测量值加上伪距改正数： i i m n dr R +可以消除电离层，大气层和星历误差。 2221/2()[()()()]i i i i i i m n n n m n n n dr R r c t t x x y y z z D +=+?-?=-+-+-+? 2222()()()()i i i i i m n n n n dr R D x x y y z z +-?=-+-+- 其中i m R 可以由基站发送信息中得到。 在解出卫星星历后求出卫星坐标,在基站信息中可以得到基站天线坐标，则可以求出i m r ,则
第四章GPS定位的观测量和观测方程 GPS定位要解决两个问题： 一是观测瞬间GPS卫星的空间位置。 解决方法：通过导航电文中的卫星星历来确定。（前已述） 二是测站点卫星之间的距离。 解决方法：通过测定信号传播时间计算。传播时间通过GPS的观测量计算的。 4.1 GPS的主要观测量 主要观测量：码伪距：C1、P1、P2 载波相位：L1、L2 多普勒D1、D2 即： 1)L1载波相位观测值（L1） 2)L2载波相位观测值（L2） 3)调制在L1上的C/A-code伪距（C1） 4)调制在L1上的P-code伪距（P1） 5)调制在L2上的P-code伪距（P2） 6) L1载波Dopple观测值（D1） 7) L2载波Dopple观测值（D1） 在RINEX 2.10 中, 定义了下列观测值类型: L1，L2:L1 和L2 上的相位观测值; C1：采用L1上C/A 码所测定的伪距; P1, P2:采用L1、L2 上的P 码所测定的伪距; D1 , D 2:L1 和L2 上的多普勒频率; T1, T2:子午卫星的150( T1) 和400 MHz( T2) 信号上的多普勒积分; S1, S2: 接收机所给出的L1、L2 相位观测值的原始信号强度或SNR 值。 在反欺骗( AS) 之下所采集的观测值将被转换为“L2”或“P2”, 并将失锁指示符( 见表9-2) 的第二位置1。 观测值的单位: 载波相位为周, 伪距为m, 多普勒为Hz,子午卫星为周, SNR 等则与接收机有关。 【例】 载波 GPS使用两种载波： L1载波：fL1=154×f0=1575.42MHz,波长λ1=19.032cm, L2载波：fL2=120×f0=1227.6MHz,波长λ2=24.42cm。 载波的作用： 1、在无线电通信技术中，为了有效地传播信息，都是将频率较低的信号加载在频率 较高的载波上，此过程称为调制。然后载波携带着有用信号传送出去，到达用户接收机。
GPS载波相位测量 【摘要】利用GPS进行导航和测量定位，都必须要利用GPS接收机接收GPS信号。对载波（L1或L2载波）相位进行量测，获得载波相位观测值。利用这些观测值的不同组合（求差）进行相对定位，可以有效地消除或减弱相关误差的影响，从而提高精度。利用载波相位测量的二次差分观测值解算基线向量的方法及数学模型已成为大多数GPS基线处理软件包中必选的模型。 【关键词】载波相位;重建载波;差分观测值;平差模型;精度评定 0.引言 载波相位测量是测量接收机接收到的具有多普勒频移的载波信号，与接收机产生的参考载波信号之间的相位差，通过相位差来求解接收机位置。由于载波的波长远小于码长，C/A码码元宽度293m，P 码码元宽度29.3m，而L1载波波长为19.03cm，L2载波波长为24.42cm，在分辨率相同的情况下，L1载波的观测误差约为2.0mm，L2载波的观测误差约为2.5mm。而C/A码观测精度为2.9m，P码为0.29m。载波相位观测是目前最精确的观测方法。 1.载波相位测量原理 GPS卫星信号接收机接收到的来自GPS卫星的载波信号是一个调制信号，因为GPS卫星在发射载波信号时己经将测距码信号和数据码（导航电文）信号调制到了载波信号上这一过程通常称为信号的调制。因而接收到的载波的相位己不再连续，所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，即利用一定的方法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波，这一工作称为重建载波。重建载波一般可采用两种方法，一种是码相关法，另外一种是平方法。采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无需掌握测距码的结构，但只能获取载波信号而无法获得测距码和卫星电文。GPS载波动态相对定位目前的实现方法有两种，第一种方法：参考站向移动站发送原始观测数据，在移动站上进行卫星之间和测站之间的双差处理，求解移动站的三维位置信息，这种方法对差分系统数据链要求很高，移动站上计算量很大。第二种方法：参考站向移动站发送测相伪距的修正量，移动站利用这种修正量修正其测相伪距的观测量，这种方法类似于码差分技术，因此对差分系统数据链路的要求不高，移动站上计算量不大。但第一种方法的定位精度通常要高于第二种方法。 为了进行载波相位测量，接收机也产生一个与卫星载波信号的频率和初相位完全相同的基准信号，称为本振参考载波信号。 载波相位测量的观测量是GPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差。
填空题
26、GPS卫星星历分为广播星历和精密星历两种。 27、GPS卫星星历提供的是卫星轨道参数信息。 28、GPS卫星动态相对定位需要广播星历。卫星星历误差是指由卫星星历所给出的卫星轨道与卫星的实际轨道之差。 29、GPS卫星的广播星历一共有_ 16 个轨道参数。其中包括 1 个参考历元，__ ___6___ 个相应于参考历元的轨道参数和_ 9 个反应摄动力影响的改正项参数。 30、GPS测量中常用的数据格式为RINEX 。 31、GPS 等级网测量时，PDOP值最大不超过 6 ，GDOP值越小越好。 32、观测站与四颗观测卫星构成的六面体体积越大，所测卫星在空间的分布范围越大，GDOP值越小，观测精度越高。 33、GPS绝对定位精度因子通常有HDOP、VDOP 、PDOP、TDOP和GDOP四种。 34、载波相位测量中，需要重建载波，这两种重建载波的方法是码相关法、平方法。 35、伪距定位可分为测码伪距定位和测相伪距定位。 36、与测码伪距观测方程相比，载波相位观测方程仅多了一个整周未知数，其余 37、两台或两台以上接收机同时对同一组卫星进行的观测称同步观测。 38、GPS测量的作业模式有（任写三种）经典静态定位、快速静态定位和准动态定位。 39、静态相对定位采用载波相位观测量为基本观测量。 40、差分的目的是消除公共误差，提高定位精度。 41、载波相位差分根据差分方法分为两类修正法、差分法。 42、根据基准站发射信息方式的不同，差分GPS定位模型分为位置差分，伪距差分，载波相位差分。各项完全相同。 43、通常所说的“一次差”是指站际差分或星际差分。 44、多基准站RTK技术也叫网络RTK 。 45、网络RTK系统差分改正信息生成的方式有两种：虚拟参考站技术（VRS） 和区域改正数技术（FKP）。 46、CORS是指连续运行参考站技术，是Continuous Operration Reference Station 的英文缩写。 47、整周未知数的确定有：、、、。 48、周跳的修复方法常见的有：、、、、。 49、差分GPS导航有两种方式：位置差分法____、伪距差分法。 50、GPS/INS导航，按照综合深度，可以把综合系统大体分为两类，一类是松散综合，另一类是紧密综合。