GNSS调查原理和应用（审查）(2)

非中心力（摄动力）: 地球的非球形重力势垒，多体扰动，固体潮汐扰动，海潮扰动，相对论效应引起的扰动，大气阻力扰动，太阳辐射压力扰动，地球的辐射压力gps测量工作原理，其他非保守力的扰动

中心力（非光动力）: 两体问题（重力）

卫星扰动轨道确定过程

影响GPS卫星定轨精度的因素分析

在均匀分布的站中，随着站数的增加，确定轨道的精度也有所提高，但改进的趋势逐渐变慢.

与不均匀分布站的精度相比，均匀分布站的确定轨道的精度大大提高.

年历: 仅提供精度较低的基本轨道参数，接收机可以使用这些参数来快速捕获卫星并进行预报.

卫星星历分为:

预测星历（广播星历）

后处理星历（精密星历）sp3格式.

•广播星历是实时更新的. 准确的星历表需要10天才能更新.

此处跳过了从广播星历中计算卫星地球静止坐标的做法.

总共有16个GPS卫星星历参数，包括1个参考时间，6个开普勒轨道参数（在相应的参考时间）和9个反映扰动影响的参数.

信号调制过程: 首先在测距代码上调制导航消息以获得组合代码，然后在载波上调制组合代码（导航消息和测距代码）.

GPS卫星星历属于导航消息，并且导航消息位于数据代码（D代码）中.

用于导航卫星的频段: L频段（1-2GHz，VHF）.

为什么选择L波段:

①占用率低（开始）②适合扩频和宽带信息③多普勒频移大，可以测量速度④电离层传播损耗小

导航消息由消息生成. 在数据代码（D代码）中，它是定位的基础.

导航消息包括: 卫星星历，时钟校正，电离层延迟校正，卫星时钟参数，卫星状态信息和其他信息.

传输方式: 二进制代码，以帧为单位向外传输.

用户需要750秒才能收到一整套导航消息.

第一个数据块: 第一个子帧的第3至第10个字代码

第二数据块: 第二和第三子帧

第三数据块: 第四和第五子帧

GPS信号包括测距代码信号（C / A，P代码），导航消息（D代码，数据代码），载波信号（L1，L2）.

代码: 表示信息的二进制数字和组合.

随机噪声代码: 在任何时候，符号都是随机或随机的代码序列集. 该符号的幅度是一个完全不规则的代码序列，称为随机噪声代码序列.

随机噪声代码特征: 这是一个非周期性序列，无法复制. 但是，随机噪声码序列具有良好的自相关.

自相关系数: R（t）= Au-BuAu + BuR（t）= \ frac {A_ {u} -B_ {u}} {A_ {u} + B_ {u}} R（t）= Au + Bu Au-Bu.

伪随机噪声码: 根据确定的编码规则，值为0或1的二进制离散序列，具有一定的周期性和良好的相关性. 可以复制.

（1）卫星根据自己的时钟（时钟脉冲）发出某种结构的测距码，并在△t△t△t时间后传播到GPS.

（2）在自己的时钟脉冲的驱动下生成了一组具有相同结构的重复代码.

（3）通过延迟器的延迟时间τττ，并比较两个代码.

（4）在两个代码完全对齐之前，相关系数R（t）=max≈1R（t）= max \约1R（t）=max≈1，则时间延迟τττ是传播时间△t（τ=△t）△t（τ=△t）△t（τ=△t）.

（5）距离ρ=c⋅△t =c⋅τρ= c·△t = c·τρ=c⋅△t =c⋅τ.

测距代码的比较

功能:

它还配备了其他调制信号，量程（精度可以达到0.1mm），并测量多普勒频移.

类型:

–当前

L1 –频率: 154×f0 = 1575.43MHz154 \乘以f_0 = 1575.43MHz154×f0 = 1575.43MHz；波长: 19.03cm

L2频率: 120×f0 = 1227.60MHz120 \乘以f_0 = 1227.60MHz120×f0 = 1227.60MHz;波长: 24.42cm

–现代化之后

增加L5频率: 115×f0 = 1176.45MHz115 \乘以f_0 = 1176.45MHz115×f0 = 1176.45MHz;波长: 25.48cm

功能:

•选择的频率有利于确定多普勒频移

•选择的频率有助于减少信号的电离层折射

•选择两个频率可以更好地消除信号的电离层折射延迟（电离层折射延迟与信号的频率有关）

好处:

•减少拥塞并避免“崩溃”

•适应扩频并传输

GPS信号调制，在GPS载波中加载测距码和数据码，通过相位调制技术实现调制，并使用二次调制. 二进制相位调制方法.

信号调制过程: 首先在测距代码上调制导航消息以获得组合代码，然后在载波上调制组合代码（导航消息和测距代码）.

信号调制特性:

L波段受电离层影响较小；

PRN高度抗干扰；

二次调制技术有利于节约电能，增强抗干扰性和机密性.

解调并删除二进制代码，仅保留载波.

1. 接收卫星发送的测距码并生成相同的复制码；

2. 接收代码在一段时间内落后于复制代码；

3. 延迟器将复制的代码延迟（向后移动），直到与接收到的代码对齐为止，并记录延迟时间，该延迟时间是电磁波在星形台之间传播所花费的时间.

将卫星信号的弱电磁波转换为电流，然后放大并转换信号电流.

跟踪，处理和测量放大和变频处理后的信号电流.

共有四个部分，信号通道单元，存储单元，计算和显示控制单元，电源.

地面跟踪站（已知坐标点）跟踪并测量到卫星的距离，并计算卫星的坐标；在已知卫星坐标的情况下，用户测量到四个以上卫星的距离并计算位置.

GPS定位需要解决两个关键问题，即卫星位置的确定和站星距离的测量.

卫星位置的确定可以通过卫星星历来解决，而站星距离测量可以使用测距码或载波相位测量.

单向测距

测距码测距原理:

伪距测量的特征

优势: 毫不含糊

缺点: 精度低，C / A码2.93m，P码0.3m.

基本观测方程:

Pi =（xi-X）2+（yi-Y）2+（zi-Z）2 +c⋅dt-c⋅dT+ dion + dtropP _i = \ sqrt {（x_i-X）^ 2 + （y_i-Y）^ 2 +（z_i-Z）^ 2} + c \ cdot dt-c \ cdot dT + d_ {ion} + d_ {trop} Pi =（xi -X）2+（yi -Y） 2+（zi -Z）2 +c⋅dt-c⋅dT+ dion + dtrop

ρi=（xi-X）2+（yi-Y）2+（zi-Z）2 \ rho_i = \ sqrt {（x_i-X）^ 2 +（y_i-Y）^ 2 +（z_i- Z）^ 2）ρi=（xi -X）2+（yi -Y）2+（zi -Z）2是台站与恒星之间的几何距离，dtdtdt是卫星时钟的校正数，dTdTdT是时钟校正数，diond_ {ion} dion是电离层折射延迟校正，dtropd_ {trop} dtrop是对流层延迟校正. ρi\ rho_iρi是必需的.

已对特定过程进行了编程.

优点: 精度高，测距精度可达0.1mm.

困难之处: 整周的未知数（整周的歧义）问题，整周的跳跃问题.

从卫星到的载波相位变化的完整周期数.

解决方案: 1.求解为一个未知数； 2.用伪距值计算； 3.三差法，找出接收机，卫星和历元之间的差异.

由于卫星信号的丢失，载波相位差观测值中的全周期计数突然增加.

相对定位: 一种确定同时跟踪同一GPS信号的多个之间的相对位置的方法.

优点: 它可以消除许多相同或相似的错误（例如卫星时钟，卫星星历，卫星信号传播错误等），并且定位精度很高.

缺点: 现场组织更难以实施，数据处理也更麻烦.

应用程序: 在大地测量，工程测量和地壳变形监测等精确定位领域中的应用.

静态相对定位差异模型

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