GPS 卫星定位原理
GPS 测量定位涉及很复杂的数学计算,而这些计算都由专门的软件来处理,所以面对非测
绘专业的读者,以下只列出简单的原理公式。
5. 1 GPS 卫星定位基本原理
利用三个以上卫星的已知空间位置,用空间距离交会法,求得地面待定点(接收机的位置,这
就是 GPS 卫星定位的基本原理(图 2—23 但考虑到各种误差的影响,为了达到定位精度要求,至
少需要同步观测 4 颗以上的卫星。
卫星是高速运行的动态已知点,卫星的实时位置是由导航电文解算的,只要实时测量出测
站(接受机天线中心至卫星间的距离,就可以进行测站点的定位。公式如下:
式中(xJ,yJ,zJ 为三个卫星某时刻的位置(j=1,2,3;
(xP,yP,zP 为测站点 P 点坐标;
(ρ1,ρ2,ρ3 为卫星到接收机天线的距离。
依据测距原理,其定位方法可分为:伪距法定位、载波相位定位和差分定位等。根据待定
点运动状态可分为静态定位和动态定位。
单机定位又叫绝对定位,若至少两台以上接收机同时观测,确定两点间相对位置,又叫相对
定位。
5.2 伪距测量定位原理
1 伪距测量
伪距测量通常用 C/A 码或 P 码进行,在图 2-24 中,卫星到接收机的距离是通过测定信号从
卫星到接收机的延迟时间乘以光速 C 来求得,延迟时间是通过码相关技术来求得。
GPS 卫星发射的测距码是按一定的规律排列的,在同一周期内每个码对应着某一特定的
时间,识别每个码的形状特征,即用每个码的某一标志可推算时延值 τ,由于 τ 及各种误差的影响,
实际测得的距离 ρ′与卫星到接收机天线的几何距离 ρ 有一定差值 Δρ,所以 ρ′称为伪距:
ρ=ρ′+Δρ。