GPS接收机伪距测量方法研究

法 以及 载波辅 助技 术等 方法来 获取 高精度伪 距 测 量值 。重 点研 究 了秒模 糊 度 、 秒模 糊度 和 毫 毫秒 内的精度 测量 方法 ， 到 了通过设 置码 跟踪 环 的相 关 间 隔来设 置 其测 量 精度 的方 法 。实 得
验 结 果 验 证 了算 法 的 可 行 性 。
卫 星发 播 的导 航 电 文 提供 给用 户 ； ｔ 是 接 收 机 钟 Ａ，
研 制 。这是本 文 工作 的研究 背景 。 由于本 文 主要研 究 伪距 测量 方法 ， 体 的硬 件 平 台 实现 及 伪 距误 差 具 修 正方 法不 做介 绍 。
差 ， 过定 位 解 算 算 法 求 得 ； ｔ 是 Ｇ Ｓ信 号 的 电 通 Ａｅ ． Ｐ 离层 传播延 迟 ， 通过 导 航 电 文 提供 的 电离 层模 型 的
机 的伪距并 解调 出 Ｇ Ｓ导航 电文 ， Ｐ 然后 据 此进 行定
基 于 （） （ ） ， 虑 电离层 延迟 、 流层延 迟 １～ ３式 考 对
及 多径延 迟等 误差 ， ： 有
ｒ 一 ｔ － Ａｔ 一 （ Ａｔ） △￡ ＋ Ａｔｏ △￡ ， ￡＋ ＋ ￣＋ ｒ ＰＲ＝ ｃ ＇ ｃ ￡ 一 ｔ） ｃ ｃ ｃ ＋ ｒ 一 （ ｔ ＋ △￡一 ａｔ＋ △￡ ｃ ＋ ｃ — Ｒ＋ ｃ ｃ △ Ａｔ ａｔ一 ａｔ＋ ｃ ＋ ｃ ＋ ￡ ａｔ △￡ ｍ （ ） ５ （） ４
收机钟 面 时 ， 所得 观测 量 为 ：
ｒ 一 ｔ一 ｔ （ ） ３
ＧＰ Ｓ卫 星 发 送 的 信 号 ， 进 行 低 信 噪 比条 件 下 的 在 Ｇ Ｓ信 号 二维 捕获 、 波 跟踪 、 跟踪 、 同步 和 帧 Ｐ 载 码 位 同步 的基 础上 计算 出各 可 视 ＧＰ Ｓ卫 星 到 用 户 接 收
关 键 词 ： Ｓ； 距 ； 跟 踪 环 ； 元 计 数 器 ＧＰ 伪 码 历
中图分类 号 ：２ ７ Ｐ ０
文献 标志码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ８９ ６ （０ ８ ０ —０ ２０ １ ０ —２ ８ ２ ０ ） ４０ ２ —５
１ 引 言
ＧＰ Ｓ是 美 国 国 防 部 的第 二 代 卫 星 导 航 系 统 。 该 系 统包 括 ＧＰ Ｓ卫 星 星 座 、 面 监 控 系 统 和 Ｇ Ｓ 地 Ｐ
信号接 收机 三 大 部 分 。 自从 １ ９ ９ ６年 以来 ， Ｓ定 ＧＰ 位系统 已进 入 正 式 工 作 ， 能 提 供 全 球 覆 盖 、 天 并 全 候、 全天 时连续 定位 、 导航 和授 时服务 。 ＧＰ Ｓ信 号是 ５ ｂｔｓ的导航 电文经 过 Ｂ Ｓ 调 ０ｉ ／ ＰＫ
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ＧＰ Ｓ接 收 机 伪 距 测 量 方 法 研 究
胡 辉
（ 东 交 通 大 学 信 息 工 程 学 院 ， 西 南 昌 ３０ １） 华 江 ３ ０ ３
摘 要 ： 绍 了一种 高精 度 伪距 测 量 方法 。该 方 法通过 位 同步 、 同步 、 介 帧 码捕 获 、 跟踪 算 码
设卫 星发送 ＧＰ Ｓ信号 的卫 星钟 面时为 ｔ、 Ｓ系统 ＧＰ
时为 ｔ； 收 机 接 收 到 该 信 号 的 接 收 机 钟 面 为 ｔ、 接
ＧＰ Ｓ系 统 时 为 ｔ。则 卫 星 钟 差 、 收 机 钟 差 分 别 接
为：
△ 一 ｔ 一 ｔ ， ￡ ￡ △ ，一 ｔ 一 ｔ ， （） １
参数 修正 ； ｔ Ａ 是对 流层 传播 延 迟 ， 这部 分 误 差可 修
正其 中的 ９ ％； ￡ ８ △ 是 多径 效 应 引 起 的误 差 ， 与 其 接收机 所处 环境 有关 ， 应另作 专题 研 究 。综上所 述 ， 式 （） ５ 中只有 接 收机 的三维 位置 和 △ 为未 知数 ， ｆ 因 此， 求解 接 收机 的位置 需要 至少 ４颗 以上 的卫 星 。
制 和 扩 频 调 制 而 成 的 ， Ｓ接 收机 的 功 能 是 接 收 ＧＰ
信 号传播 时 间 、 星至接 收机 的距离 分别 为 ： 卫
ｒ— ｔ 一 ｔ ， — ｃ ￡ Ｒ （ 一 ｔ ） （ ） ２
其 中 ｃ 真空 中的光 速 。实际上 只能 测得 ＧＰ 为 Ｓ 信 号发 射 时刻 的 卫 星 钟 面 时 ｔ 接 收该 信 号 的 接 和
位解 算 ， 到 Ｇ Ｓ接 收机 的三 维 位 置 、 维 速 度 和 得 Ｐ 三
精确 的授 时信息 。 国外 出 口到 我 国的 ＧＰ Ｓ接 收机 都 不 能 超过 以 下指 标 ： 态 速 度 小 于 ５ ５ ｓ 工 作 高 度 小 于 动 １ ｍ／ 、
１ ｋ 加 速 度小 于 ４ ｓ 、 ８ ｍ、 ｍ／ 。 加加 速 度小 于 ｌ ｓ， ｍ／ 。这
ＧＮＳ ｒｄ ｏ ｉａ ２ ０ ． Ｓ Ｗｏ ｌ ｆＣｈｎ ／ ０ ８ ４
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３ ＧＰ Ｓ接 收 机 中 卫 星 信 号 传 输 时 间
２ 伪 距 测 量 及 定 位原 理 简 介
Ｇ Ｓ系统 涉 及到 的时 间有 钟 面 时和 ＧＰ Ｐ Ｓ系统 时 ， 中钟面 时包括 卫星 钟面 时 和 接 收 机 钟 面 时 。 其
收 稿 日期 ： ０ ７１ － ５ ２ ０ — ２１
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基 金 项 目 ： 课 题 获 江 西 省 教 育 厅 科 学 技 术 研 究 项 目（ ＪＯ ２ ３资 助 。 本 Ｇ Ｊ８４）
其中 Ｐ Ｒ是含误 差 的距离 （ 星 与接 收机 ） 测 卫 观
极 大地 限 制 了 ＧＰ Ｓ接 收机 在 某 些 领 域 的 应 用 ， 因
此， 有必 要进 行具 有 自主知识 产权 的 Ｇ Ｓ接 收机 的 Ｐ
Байду номын сангаас
量值 ， 称伪 距 ； ｔ 卫 星 钟 钟 差 ， 修 正 参 数 由 简 Ａ 是 其