gps定位系统原理,gps定位

2020-03-30 23:48:03 53人浏览

摘要:位置服务已经成为越来越热的一门技术,也将成为以后所有移动设备(智能手机、掌上电脑等)的标配。而定位导航技术中,目前精度最高、应用最广泛的,自然非GPS和北斗系统莫属了。

        下面为大家介绍gps定位原理定位系统组成gps定位方法

 

一、gps定位原理

 gps定位原理示意图

        gps卫星不断地传送轨道信息和卫星上的原子钟产生的精确时间信息,gps接收机上有一个专门接收无线电信号的接收器,同时也有自己的时钟。

 

        当接收机收到一颗卫星传来的信号时,接收机可以测定该卫星离用户的空间距离,用户就位于以观测卫星为球心、以观测距离为半径的球面与地球表面相交的圆弧的某一点。

 

        当gps接收机观测到第二颗卫星的信号时,以第二颗卫星为球心,以第二个观测距离为半径的球面也与地球表面相交为一个圆弧,上述两个圆弧在地球表面会有两个交会点,还不能确定出用户唯一的位置。

 

        当gps接收机观测到第三颗卫星的信号时,以第三颗卫星为球心,以第三个观测距离为半径的球面也与地球表面相交为一个圆弧,上述三个圆弧在地球表面相交于一点,该点即为gps用户所在的位置。如果没有钟误差,用户接收机只要利用接收观测到的3颗卫星的距离观测值,就可以唯一确定出用户所在的位置。但由于gps接收机的钟有误差,从而会使测得的距离含有误差,所以定位时要求接收机至少观测到4颗卫星的距离观测值才能同时确定出用户所在空间位置及接收机钟差。

 

        当gps接收机观测到4颗以上的卫星信号时,就可以得到更为精确和可靠的位置、速度和时间信息。

 

二、gps定位系统组成

 

        GPS系统=空间部分+控制部分+用户部分

 

gps定位系统组成

1.空间部分

GPS空间部分主要由24颗GPS卫星构成,其中21颗工作卫星,3颗备用卫星。24颗卫星运行在6个轨道平面上,运行周期为12个小时。保证在任一时刻、任一地点高度角15度以上都能够观测到4颗以上的卫星。

作用:发送用于导航定位的卫星信号。

构成:24颗卫星=21颗工作卫星+3颗备用卫星

 

2.控制部分

GPS控制部分由1个主控站,5个检测站和3个注入站组成。

组成:GPS控制部分=主控站(1个)+监测站(5个)+注入站(3个)

作用:监测和控制卫星运行,编算卫星星历(导航电文),保持系统时间。

 

3.用户部分

GPS用户设备部分包含GPS接收器及相关设备。GPS接收器主要由GPS芯片构成。

如车载、船载GPS导航仪,内置GPS功能的移动设备,GPS测绘设备等都属于GPS用户设备。

组成:主要为GPS接收器

作用:接收、跟踪、变换和测量GPS信号的设备,GPS系统的消费者。

 

三、gps定位方法

 

        1、伪距测量:是在用全球定位系统进行导航和定位时,用卫星发播的伪随机码与接收机复制码的相关技术,测定测站到卫星之间的、含有时钟误差和大气层折射延迟的距离的技术和方法。测得的距离含有时钟误差和大气层折射延迟,而非“真实距离”,故称伪距。


        2、载波相位测量:利用接收机测定载波相位观测值或其差分观测值,经基线向量解算以获得两个同步观测站之间的基线向量坐标差的技术和方法。


        3、多普勒测量:通过卫星信号接收机测定卫星发播的无线电信号的多普勒频移或多普勒计数,以确定测站到卫星的距离变化率或到卫星相邻两点间的距离差,进而确定测站的三维地心坐标或两点的坐标差的技术和方法。


        4、卫星射电干涉测量:基线两端的射电望远镜各自以独立的时间标准(氢原子钟等),同时接收同一个射电源的信号,并记录于磁带上,然后将两磁带的记录一起送入处理机作相关处理,求出两相同信号到达基线两端的时刻之差 (简称时延)和相对时延变化率(简称时延率) ,和即是观测量。

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