卫星定位理论与方法-第13次课-伪随机码测距原理共45页

伪距测距原理GPS接收机若要实现定位，必须解决如下两个问题：一是要知道各颗可见卫星在空间的准确位置，二是要测量从接收机到这些卫星的精确距离。

GPS接收机对每颗卫星产生伪距和载波相位两个基本距离测量值。

伪距测量值：伪距在GPS领域是一个非常重要的概念，它是GPS接收机对卫星信号的一个最基本的距离测量值。

通过测量GPS信号从GPS卫星到接收机的传输时间，再乘以信号的传播速度，可得到GPS卫星与接收机之间大概距离的测量值称为伪距。

核心是测量GPS卫星发射的测距码信号（C/A码或P码）到达用户接收机天线的电波传播时间τ。

为了测量上述传播时间，在用户GPS接收机里复制了与卫星发射的测距码（C/A码或P码）结构完全相同的码信号，通过接收机中的时间延迟器，使复制的测距码进行相移，使其在码元上与接收到的卫星发射的测距码对齐，即进行相关处理。

当相关系数为1时，接收到的卫星测距码与本地复制的测距码码元对齐。

为此，所需要的相移量就是卫星发射的码信号到达接收机天线的传播时间τ。

编号为S的卫星按照其自备的卫星时钟在t(s)时刻发射出某一信号，将t(s)时刻称为GPS 信号发射时间。

该信号在t u时刻被用户GPS接收机接收到，将t u时刻称为GPS信号的接收时间。

用户接收机时钟产生的时间通常与GPS时间不同步。

假设对应于信号接收时间t u的GPS 时间实际上等于t，那么我们可将GPS时间为t时的接收机时钟t u记为t u(t)，并将此时的接收机时钟超前GPS时间的量记为δt u(t)，即t u(t)=t+δt u(t)式中，δt u(t)通常称为接收机时钟钟差，其值通常来说是未知的，并且是一个关于GPS 时间t的一个函数。

GPS时间t与卫星时钟t(s)(t)存在以下关系：t(s)(t)=t+δt(s)(t)其中卫星时钟钟差δt(s)(t)可以视为已知的，根据此式GPS时间与卫星时钟在信号发射时刻（t-τ）时的关系可表达成t(s)(t-τ)=t-τ+δt(s)(t-τ)GPS接收机根据接收机时钟在t u(t)时刻对GPS信号进行采样，然后对采样信号进行处理，可得到标记在GPS信号上的发射时间t(s)(t-τ)。

伪距定位原理伪距定位是一种常用的定位方法，通过测量接收器与卫星之间的时间差来计算接收器的位置。

伪距定位原理是基于卫星导航系统的工作原理，如GPS系统，该系统通过卫星发射的信号与接收器接收到的信号之间的时间差来计算距离，并进一步确定接收器的位置。

伪距定位的原理基于两个基本假设：首先，卫星的位置是已知的，卫星系统会向接收器发送包含卫星位置和时间信息的信号。

其次，接收器能够准确地测量信号的到达时间差。

接收器会接收到卫星发射的信号，该信号包含有关卫星位置和时间信息的数据。

接收器将测量信号的到达时间差，并将其转换为距离，这个时间差称为伪距。

为了计算接收器的位置，至少需要四个卫星的信号。

通过测量四个卫星的伪距，可以得到四个方程，每个方程代表一个卫星。

这四个方程可以用来计算接收器的位置。

在计算接收器的位置时，需要考虑到误差因素。

例如，信号在传输过程中可能会受到大气条件的影响，导致信号传播速度的变化。

为了消除这些误差，需要使用额外的校正方法，如差分定位和精确伪距定位。

差分定位是通过将接收器与参考接收站进行比较，来减少误差影响。

参考接收站的位置已知，并且与接收器之间的距离可以通过测量得到。

通过将接收器与参考接收站之间的距离差异应用于接收器的伪距测量，可以消除大部分误差。

精确伪距定位是通过使用更先进的算法和技术来减少误差。

例如，通过考虑大气条件的影响，使用不同频率的信号来消除大气延迟误差。

此外，还可以使用其他测量数据，如载波相位测量和多路径误差校正，来提高定位的精度。

伪距定位原理在很多领域都有广泛应用。

除了卫星导航系统，它还可以用于车辆导航、航空导航、地震监测等领域。

通过准确测量接收器与信号源之间的时间差，可以实现精确的定位和导航。

伪距定位原理是一种基于测量接收器与卫星之间的时间差来计算位置的方法。

它通过利用卫星导航系统发射的信号，结合准确的时间测量，可以实现准确的定位和导航。

在实际应用中，还需要考虑误差因素，并采用适当的校正方法来提高定位的精度。

伪卫星定位原理
伪卫星定位是一种无需真实卫星信号的位置定位技术，其核心原理是通过基站发射的伪卫星信号与接收设备上预先存储的伪卫星信号进行比对，从而确定接收设备的位置。

伪卫星信号是一种特殊的信号，包含着一定的编码信息和时间信息。

接收设备在接收到伪卫星信号后，会自动识别出该信号对应的时间信息，并通过计算该时间信息与基站发射信号的时间差，进而确定接收设备与基站之间的距离。

通过多个基站发射的伪卫星信号与接收设备的距离，可以通过三角定位法计算出接收设备的具体位置。

伪卫星定位技术已广泛应用于车载导航、智能手机等领域，成为人们日常生活中不可或缺的一部分。

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简述测距码伪距测量的基本原理
测距码伪距测量是一种基于距离的定位技术，它可以帮助我们了解物体的位置，测量物体与基站的距离。

它的基本原理是利用电磁波来进行定位，其中包括发射和接收电磁波的过程。

测距码伪距测量的基本原理是：利用发射电磁波的信号与接收电磁波的信号之间的时间差来计算物体到基站的距离。

当发射信号与接收信号之间的时间差越小，物体到基站的距离就越近，反之则越远。

由于电磁波的传播速度是光速的一半，可以通过计算信号传播的时间来估计物体到基站的距离。

对于测距码伪距测量，基站会发出一个信号，然后基站会等待物体接收到信号，并将信号反射回去，基站接收到物体反射回来的信号后，会计算发射信号到接收信号之间的时间差来估算出物体到基站的距离。

测距码伪距测量还可以提供更多的定位信息，比如对物体的方位、高度和速度等进行测量，我们可以利用多个基站收集物体反射回来的信号，并利用不同的基站之间的时间差来测量物体的三维位置和速度。

比如，我们可以计算一个物体经过每个基站的时间，然后计算出物体到基站的距离，从而得出物体的三维位置和它的速度等信息。

因此，测距码伪距测量是一种基于距离的定位技术，它可以利用发射电磁波与接收电磁波之间的时间差来估算物体到基站的距离，进而得出更多的定位信息，比如物体的方位、高度和速度等。

测距码伪距测量可以极大地提高我们根据距离定位物体的精度，使我们能够更加精确的定位物体的位置。

全球定位系统的伪距定位原理全球定位系统（GPS）是一种基于卫星技术的导航系统，可用于定位、导航和时间与频率同步等应用。

GPS通过将地球上的接收器与位于空间的卫星建立连接，使用雷达测距原理进行定位。

伪距定位原理是GPS定位技术的基础，下面我们将详细介绍GPS伪距定位原理。

一、GPS卫星系统GPS卫星系统由31颗卫星组成，其中24颗卫星用于定位和导航，3颗卫星用于备份，4颗卫星则用于维护系统正常运行。

每个GPS卫星都会发送一个包含时间和位置信息的无线电信号，地面接收器可以通过这个信号定位自己的位置。

GPS卫星系统是由美国国防部开发的，因此只有美国政府可以控制和维护这个系统。

二、伪距测量原理伪距测量原理是GPS确定位置的基础。

首先，GPS接收器向卫星发送请求，等待卫星发送信号，该信号会在接收器上生成一个时间戳。

然后，GPS接收器计算从卫星发射信号到接收器接收信号之间的时间差（也称为传输时间延迟）。

接着，GPS接收器将信号的传输时间延迟与信号速度进行乘积运算，即可获得与卫星之间距离的伪距。

在接收到多个卫星信号后，GPS接收器会将伪距值与卫星位置信息一起计算，通过交叉定位法确定自己的位置。

这个过程需要至少接收到4个卫星信号，因为每个卫星的信号可以提供3个未知量（即x轴、y轴和z轴坐标）。

在接收到4个或更多卫星信号后，GPS接收器可以用交叉定位法计算出自己的位置。

三、误差来源1. 星历误差：由于GPS卫星的轨道不是完美的圆形，因此卫星位置信息可能不精确。

此外，地球的引力和其他因素也可能导致卫星位置信息的变化。

2. 信号传播误差：GPS信号在传播过程中可能会受到多种因素的影响，如大气层中的电离和折射、建筑物和山脉的遮阻，以及信号反射和多次传播等。

3. 接收器误差：GPS接收器的精度也可能会受制于各种因素，如接收器的质量、天线的方向和环境噪声等。

4. 时间误差：接收器和卫星之间的时间差也可能会影响GPS定位的精度。

伪距定位原理伪距定位是一种基于卫星导航系统的定位技术，通过测量接收机与卫星之间的信号传播时间，计算出接收机与卫星之间的距离，从而实现定位的方法。

它是全球定位系统（GPS）等卫星导航系统的核心原理之一。

伪距定位的原理是基于信号传播时间的测量。

卫星导航系统中的卫星发射信号，接收机接收到信号后，通过测量信号传播的时间差来计算距离。

具体的步骤包括以下几个方面：卫星导航系统中的卫星发射的信号是带有时间标记的，接收机接收到信号后可以获取到信号的发射时间。

接收机内部的时钟也会记录下接收信号的时间。

然后，接收机会根据信号传播的时间差来计算距离。

由于信号在空间中的传播速度是已知的，可以使用速度乘以时间的方法来计算距离。

即距离 = 速度× 时间差。

接下来，为了精确计算距离，需要考虑到信号传播过程中可能存在的误差。

其中最主要的误差是信号传播速度的不确定性。

由于信号在大气层中传播会受到大气折射的影响，导致信号传播速度发生变化。

为了补偿这个误差，接收机会使用传播速度的平均值来计算距离。

通过同时测量多颗卫星的信号传播时间差，可以计算出接收机与卫星之间的距离，并利用三角定位原理来确定接收机的位置。

通过测量多颗卫星的伪距，可以得到多个方程，通过解这些方程可以确定接收机的位置坐标。

伪距定位原理的关键在于准确测量信号传播的时间差。

为了提高定位的精度，还需要考虑到其他误差的影响，如卫星运动的误差、接收机钟差的误差、多路径效应等。

针对这些误差，可以采取差分定位、精密星历预报、多路径抑制等技术手段来进行校正和补偿，提高定位的准确度和可靠性。

总结一下，伪距定位原理是一种基于信号传播时间的定位方法，通过测量信号传播的时间差来计算距离，并利用多颗卫星的伪距来确定接收机的位置。

它是卫星导航系统的核心原理之一，广泛应用于航空、航海、车辆导航等领域。

通过不断的技术改进和创新，伪距定位技术的定位精度和可靠性将进一步提高，为人们的定位需求提供更好的解决方案。