介绍GPS定位原理知识（一）

1. GNSS发展简史

卫星定位何时发展？当今世界上第一代和第二代卫星定位系统是什么？

2. GNSS的组成

什么是全球GNSS定位系统？

每个系统的组成是什么？

空间part_satellite星座，地面监测系统，用户部分

○3. GNSS定位的前提条件

卫星作为动态已知点等，有几种条件

○4. 测量原理

○5. 定位原理

6. 定位错误

有什么错误？如何找到他们？如何消除或削弱它们？

7. 接收装置

工作原理

8. 实地调查

9. 内部处理

10. GNSS应用程序

1. GNSS发展简史

关键时间:

1957.12: 前苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星

1958年，美国跟踪并监视了这颗卫星

第一代导航和定位系统（2）:

美国第一代卫星导航和定位系统

NNSS子午线卫星导航系统

CICADA（前苏联的第一代卫星导航和定位系统）

（它们都属于_人造地球卫星发射后的初步构想，借助地面监测站跟踪和监测卫星，您可以跟踪卫星位置）-如果有多个位置已知的卫星，则可以无法测量未知监测站的位置吗？-出现了卫星导航系统

导航和定位之间是什么关系？

基于陆地和地面的卫星导航和定位系统以及传统具有巨大的优势-极大地提高了准确性，并缩短了工作时间或工作流程

提高工作效率

在198年和199年间发展到第二代卫星导航和定位系统

美国的GPS和的GLONAS同时存在

（主要用于: 军事，民用）

在过去的八年中，中国的北斗BDS和欧盟的Galileo已经开始发展，第二代卫星也在不断更新

第三代卫星导航定位系统

独立的导航和定位系统是: 中国的北斗导航和定位系统，欧盟的伽利略（GaLileo），美国的GPS和的GLONAS

区域增强定位和导航系统: 印度的区域增强系统（主要是跟踪和监视GPS信号），日本的准天顶卫星导航和定位系统

增强型系统-不是独立的卫星导航和定位系统，而是仅用于监视已发射的卫星，增强信号并在处理后的国家/地区提高精度

2. GNSS的组成

全球GNSS组成: 卫星导航和定位系统（四）

系统组成（三）:

空间星座（GPS，北斗

卫星数目，轨道高度，发射频率，运行周期等），地面管理部分（GPS: 地面监测系统OCS，北斗: 地面运行控制区中央站，监测站，注入站），用户部分<

3. GNSS定位（先决条件）条件:

卫星定位的基本定位方程

您必须知道卫星的位置，传播时间和光速

先决条件:

○前提条件1.空间坐标系可以统一转换

○前提2.统一时间系统

○前提3.确定卫星的位置

○前提条件4.确定传播时间

（1）. 空间坐标系

天体坐标系: 主要用于描述卫星的位置

原点: 地球的质心，坐标轴的方向（三个轴方向）: Z轴指向北天极，X轴指向春分，Y轴垂直到由X轴和Y轴形成的平面. 对于球坐标系和平面坐标gps工作原理图，三个轴的原点和方向相同

（矩形坐标系xyz，右上角，偏角，径向绘制: 知道哪个角度是右上角，哪个角度是偏角）

地球坐标系: 主要描述地面站的位置

地球的质心是原点，Z轴指向北极，X轴指向格林威治所在的子午线，Y轴垂直于X，Z平面（右手）坐标系），平面直角坐标系（X，Y，Z）和大地坐标系（精度，纬度，高程）

天坐标系和地球坐标系之间的转换

但不稳定

天体坐标系进动，章动固定时间: 建立天体坐标系

地球坐标系-极移现象-使其稳定-找到平均地极（1900-1905年平均地极的位置）

协议地球坐标系（WGS-84，2000年国家大地坐标系）

实时跟踪卫星-计算-首先获得的卫星位置（协议天球坐标系）-进动和章动的校正-卫星实时位置坐标的形成（瞬时天体坐标系）-卫星的校正春分，自转-瞬时地球坐标系-极移-一致地球坐标系的校正

天坐标系和地球坐标系的图，参数的位置

（2）. 时间系统

弄清时间的重要性，这就是为什么时间很重要？

因为在整个空间定位过程中，将涉及空间中的卫星和地面上的站，并且信号将涉及传播过程，将涉及时间，例如卫星正在移动，地面站的时间移动，虽然“移动”是按时间测量的，但据说时间根本不存在，它是人们发明来测量运动的，因此时间对于空间定位非常重要，尤其是在涉及电磁波时. 传播速度非常快，即使时差相对较短，距离也会很大，因此准确的时间测量非常重要.

几个不同的时间系统（定义）

世界时间（恒星时间，太阳时间

基于地球的自转为参考），原子时间（物质中原子的运动为参考，原子时间更精确），机械时间（涉及方程式求解的时间参数）天文运动），GPS时间系统

定义时间的关系（原点和比例）: 除了通用时间，其他时间（原子时间，机械时间，GPS时间系统）都以原子时间秒为单位，但是它们的起源是不同的. （读书之间时间的具体关系: 时间差的长度以秒为单位，跳秒现象与35页时间系统之间的关系）

（3）. 确定卫星位置（动态已知点）

开普勒的三个定律（在理想条件下）

如何计算卫星位置-开普勒的六个参数

开普勒的六个参数是什么？

六个开普勒参数的作用是什么？

绘制图片并标记每个参数

计算过程:

理想轨道

在轨道平面上:

在轨道平面上创建平面直角坐标系

S（X，Y，Z）

X = r.cosf Y = r.sinf Z = 0（真近点角由（开普勒方程）逼近点角确定，逼近点角由平均逼近点角确定）.

通过a和e计算n0（开普勒第三定律）

轨道平面坐标系-协议天体坐标系

P与N重合（通过旋转某个角度）-旋转角i（向下旋转轨道平面）-提升角以旋转右提升（旋转到春分点，上升交点N与春点重合）等轴线）-op轴（（在轨道平面中的笛卡尔坐标系的x轴）转向天球坐标系中的x轴（春天春分点所在的轴）

协议天球坐标系-协议地球坐标系

摄动轨道

相机功率

扰动力包括什么？ （最重要的摄动力是地球的非中心重力）

摄动对卫星的影响

在正常轨道下，开普勒通过六个参数计算卫星的位置

在摄动轨道下，开普勒的六个参数，摄动的九个参数，与时间有关的两个参数可以计算出卫星的位置（分别起什么作用），总共有17个参数，全部通过卫星星历获得.

发送给用户，用户通过参数计算卫星的位置.

（4）. 信号传播时间的确定

定义卫星信号的结构:

测距码（伪随机噪声码）-测量时间，确定台-星距离-自相关和可再现特征

导航消息（数据代码P代码）-向用户发送卫星星历表（参数）

载波信号: L1，L2

如何使用测距码的自相关和再现性来确定台站与恒星之间的距离？*

卫星信号被发送到，并被地面接收. 在此过程中，卫星具有一组代码u（t），而接收机具有一组代码u'（t）. 相关性和可复制性. 一组信号在卫星上发送. 接收到由0和1组成的二进制代码后，将立即复制一组与卫星信号结构完全一致的代码，但是这两组代码的时间未对齐，并且交错时间恰好是微信信号传播的时间，因此通过计算自相关系数R =（SD）/（S + D）S: 相同部分的数量D: 不同部分的数量自相关系数之后，保留它们对齐. 对齐程度越高，自相关系数越接近1，即自相关系数无线地接近于1. 如果没有错误，则自相关系数将等于1，但可能会出现时间错误，因此gps工作原理图，自相关系数将无限接近1或近似等于1. 当自相关系数为1时，您会发现两组未对齐的代码已对齐. 时间调整后，两组代码对齐. 测得的时间就是卫星信号的传播时间，然后根据S = C×△T，可以算出站星的距离（伪距观测）.

载波相位观察

由于弱测距代码信号和数据代码信号被传输到地面，因此我们使用了高频电磁波信号，即载波信号. 在载波信号的传播过程中，我们发现载波信号的相位也可以进行测量以获得载波相位观测值，通过载波相位观测，可以获得更准确的地面定位结果.

运营商:

在大气层中携带测距代码和导航消息

精确的相位测量以获得高精度的测量结果

4. 测量原理（两个主要观察结果）

（1）. 伪距测量的原理是什么？伪距测量原理方程

伪距测量的原理是通过测距码测量伪距

p’= c. △t，其中p'是误差，电离层折射误差，对流层折射误差，接收机时钟和卫星时钟失步误差

考虑所有误差后，计算出的距离就是测站与恒星之间的实际距离

（2）. 载波相位测量原理

测量卫星上的信号相位与地面上的信号相位之间的差异.

包括三个部分:

小于一周的部分（可以测量的部分），初始整周未知数N0，整周数的变化

不到一周的部分: 接收机接收到的信号与卫星信号之间的相位差（△∮）

还必须考虑电离层折射误差，对流层折射误差以及接收机时钟和卫星时钟不同步误差

N0的确定（初始全周未知）:

伪距法，设置为未知数的方法，三差法

确定整周的变化:

由于失去信号锁定，可能会发生打滑

每周打滑现象的修复（措施）

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