卫星导航不同定位方式的比较.pdf
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《卫星导航系统》
卫星导航不同定位方式的比较
——教学案例五
1
引文
全球定位系统（
Global Positioning System, GPS
）自
1995
年具备全运行能力
(Full Operating Capability, FOC)
以来，历经二十余年的发展，以具有全天候、绝
对实时高精度定位的优势逐渐成为应用在测量、导航、监测等方面的重要手段。目
前，全部的
GPS
卫星均能够发送两种类型的导航信号：基于
C/A
码伪距信号和
载波相位信号，其中，载波相位信号具有高精度特点，基于
L1
载波波长誉为
19cm
，当测相精度达到
1/100
时，基于载波相位的测距精度可达到
0.2mm
，由
此可达到毫米级定位精度。
由
GPS
观测不同，逐渐发展了不同的定位方式，按照是否有参考基准可分
为单点定位和差分定位。其中，由于载波相位存在整周模糊度问题，在单点定位
中较少采用，因此单点定位主要采用伪距单点定位。差分定位则是在用户端根据
基准站发送的修正信息，结合自身接收到的
GPS
观测信息，实现差分定位，具
有精度高的优势。按照差分定位采用的观测量不同，差分定位可分为伪距差分定
位和载波相位差分定位。
2
正文
2.1 GPS
单点定位原理
GPS
接收机通过测量卫星信号从卫星发送到用户所用的时间
(Time of Arrive,
TOA)
测量卫星到接收机的距离。由于
GPS
信号是无线电信号，在传播过程中受
到来自于电离层、对流层等方面的干扰，导致接收机测量的距离并非用户到卫星
的真实距离，因此称之为伪距，由此可知，
GPS
伪距观测量是一个包含各种误
差的表征接收机到卫星之间的距离的观测量。其中，影响较大的误差源包括卫星
时钟误差、接收机时钟误差、电离层延迟误差和对流层折射误差等。考虑以上观测
误差对伪距的影响，基于伪距观测量的
GPS
观测模型可写为：
( )
Iono Trop
j j j j j j
k k k k
R c t t
r d d dr dr e
= + + + + +
其中
k
表示接收机；
j
表示第
j
个观测卫星；
c
表示光在空气中传播速度，为
299792458m/s
；
ρ
表示伪距观测量，单位为
m
；
R
表示接收机到卫星的几何距离，单位为
m
；
δt
k
表示接收机钟差，单位为
s
；
δt
j
表示卫星钟差，单位为
s
；
δρ
Iono
表示电离层延迟引起的距离误差，单位为
m
；
δρ
Trop
表示对流层延迟引起的距离误差，单位为
m
；
ε
表示其他观测误差
用户到卫星的几何距离可表示为：
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