08GPS-课件·PPT
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GPS概论第五章GPS卫星定位基本原理PPT课件
线性化后：
i
X ( 0 0)x ii dX Y(0 0)yii dY Z (0 0)zii dZ (0)i NctV RctV S (Vio)niVtrop
x(i0X )i0dX y(i 0)Yi0dY z(i0Z )i0dZ (0)iNctV RctV S (Vio)niVtrop
误差方程为：
• 定义
– 单独利用一台接收机确定待定点在地固坐标系中绝对位 置的方法
• 定位结果－与所用星历同属一坐标系的绝对坐标
– 采用广播星历时属WGS-84
– 采用IGS – International GPS Service精密星历时为 ITRF – International Terrestrial Reference Frames
~ N 0 Int ( ) Fr ( )
• 整周计数 Int
载波相位观测值
• 整周未知数（整周模糊度） N 0
19
载波相位测量的观测方程
原始形式：
(iN i) ictR V ctS V (V i o)in V trop i iN i ictR V ctS V (V i o)in V trop
接收机根据自身 的 钟 在 tR时 刻 所 接 收 到 卫 星 在 tS 时刻所发送信号 的相位
(tS)
tR tS
R
R
理想情况
实际情况
18
载波相位观测值 ti
• 观测值
Fr i Int() i N 0
首次观测：
0 Fr ( ) 0
t0
以后的观测：
Fr 0 N0
i Int ( ) i Fr ( ) i 通常表示为：
载波波长为原来波长的一半，信 号质量较差（信噪比低，降低了 30dB）
GPS卫星定位原理及其应用.ppt课件
初相角 角频率 振幅
10/20/2023
7
电磁波传播中常用公式的转换
10/20/2023
8
大气层对电磁波传播的影响
根据电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为： 1.对流层
系指从地面上约40Km范围内的大气底层。 对流层具有很强的对流作用，云、雾、雨、雪、风
等主要天气现象，均出现在其中，这些对电磁波的
11
电离层改正模型
10/20/2023
12
减弱电离层影响的措施
1.利用两种不同的频率进行观测
2.两观测站同步观测量求差
10/20/2023
13
GPS卫星的测距码信号
GPS卫星所发射的信号包括： 载波信号 P码（或Y码） C/A码 数据码（又称作D码）
其中：C/A码和P码统称为测距码。
10/20/2023
基准频率 10.23 MHz
x 154 x 120
/10
L1
C/A 码
1575.42 MHz 1.023 MHz
P (Y) 码 10.23 MHz
L2 1227.60 MHz
P (Y)-Code 10.23 MHz
50 bit/s
卫星信悉( 状态信悉和星历)
10/20/2023
17
载波相位测距
载波相位观测
14
GPS卫星信号的产生与构成的要求
1.适应多用户系统的要 求
2.满足实时定位的要求 3.满足高度定位的要
求 4.满足军事保密的要求
10/20/2023
15
GPS卫星的导航电文（数据码）
导航电文主要包括： 1.与卫星有关的星 历 2.卫星的工作状态 3.时间系统 4.卫星钟运行状态 5.轨道摄动改正 6.大气摄动改正 7.导航信息的数据 码
10/20/2023
7
电磁波传播中常用公式的转换
10/20/2023
8
大气层对电磁波传播的影响
根据电磁波传播的不同影响，一般可将大气层分为： 1.对流层
系指从地面上约40Km范围内的大气底层。 对流层具有很强的对流作用，云、雾、雨、雪、风
等主要天气现象，均出现在其中，这些对电磁波的
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电离层改正模型
10/20/2023
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减弱电离层影响的措施
1.利用两种不同的频率进行观测
2.两观测站同步观测量求差
10/20/2023
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GPS卫星的测距码信号
GPS卫星所发射的信号包括： 载波信号 P码（或Y码） C/A码 数据码（又称作D码）
其中：C/A码和P码统称为测距码。
10/20/2023
基准频率 10.23 MHz
x 154 x 120
/10
L1
C/A 码
1575.42 MHz 1.023 MHz
P (Y) 码 10.23 MHz
L2 1227.60 MHz
P (Y)-Code 10.23 MHz
50 bit/s
卫星信悉( 状态信悉和星历)
10/20/2023
17
载波相位测距
载波相位观测
14
GPS卫星信号的产生与构成的要求
1.适应多用户系统的要 求
2.满足实时定位的要求 3.满足高度定位的要
求 4.满足军事保密的要求
10/20/2023
15
GPS卫星的导航电文（数据码）
导航电文主要包括： 1.与卫星有关的星 历 2.卫星的工作状态 3.时间系统 4.卫星钟运行状态 5.轨道摄动改正 6.大气摄动改正 7.导航信息的数据 码
GPS原理及应用PPT课件
地面监控
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
3
用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。
包括主控站、监控站和注入站，负责跟踪卫星 、计算轨道和提供时间同步信息。
3
用户设备
GPS接收机，用于接收卫星信号并计算位置、 速度等信息。
GPS系统的特点
全球覆盖
GPS系统可实现全球范围内的定位 和导航。
高精度定位
利用差分技术，GPS系统可提供米 级甚至厘米级的定位精度。
实时性
GPS系统能够实时提供位置、速度 和时间等信息。
接收机的硬件和软件故障、多路径效应等， 导致接收机获取的位置信息存在误差。
地球自转和极移的影响，导致接收机获取的 位置信息存在误差。
GPS误差的处理方法
双频接收
采用双频接收技术，提高接收机的 测量精度。
差分技术
利用多个接收机同时观测同一组卫 星，通过差分算法消除公共误差， 提高测量精度。
载波相位观测
多频观测
利用多个不同频率的GPS信号进行观测，可以消除电离层误差，提高定位精度。
GPS与其他传感器的融合
惯性传感器
将GPS与惯性传感器(陀螺仪和加速度计)进行融合，可以提高定 位精度和可靠性。
地形图匹配
将GPS与地形图匹配技术进行融合，可以利用地形信息对GPS定 位结果进行修正，提高定位精度。
无线通信技术
角度计算
通过测量多个卫星信号的 相位角，可以计算出接收 机相对于卫星的方位角和 姿态角。
授时原理
时间同步
01
GPS卫星上装有原子钟，可以提供高精度的时间同步信号。
同步误差
02
由于卫星和接收机之间的时间同步存在误差，需要进行修正。
时间计算
03
通过接收机接收到卫星信号，使用修正算法对时间同步误差进
行修正，得到高精度的时间信息。
《GPS测量原理》课件
伪距测量
伪距定义
伪距是指卫星信号传播到接收机所经历的时间与卫星发射信号的时间之差，由于卫星钟和 接收机钟的误差，这个时间差并不等于卫星到接收机的真实距离，因此称为伪距。
伪距测量原理
伪距测量是通过测量卫星信号的传播时间，然后根据已知的卫星轨道参数和信号传播速度 计算出卫星到接收机的距离。由于卫星轨道参数和信号传播速度都是已知的，因此可以通 过多颗卫星的信号来解算出接收机的位置。
02
GPS通过接收来自至少四个卫星 的信号，并利用这些信号来计算 接收机的三维位置和时间。
GPS发展历程
1958年
美国海军开始研发卫星导航系统，这是GPS的 前身。
1964年
子午卫星系统（Transit）投入使用，这是第一 个实际运行的卫星导航系统。
1973年
GPS计划开始实施。
GPS系统组成
1 2
VS
载波相位测量误差
载波相位测量误差主要包括整周跳变误差 、多路径效应误差和卫星钟差误差等。为 了减小这些误差，需要进行相应的修正和 补偿，例如采用整周模糊度解算算法、抗 多路径效应技术等。
差分定位
差分定位原理
差分定位是利用两台或多台接收机同 时接收卫星信号，通过比较各台接收 机所得到的观测量之差来计算出每台 接收机的位置。由于卫星信号传播过 程中存在的误差对各台接收机是相同 的，因此通过差分算法可以消除这些 公共误差，提高定位精度。
《GPS测量原理》PPT课件
$number {01}
目录
• GPS概述 • GPS测量原理 • GPS测量误差来源 • GPS测量应用 • GPS测量技术的发展趋势
01
GPS概述
GPS定义
01
全球定位系统（GPS）是一种基 于空间的无线电导航系统，它利 用一系列卫星来提供全球范围内 的位置、速度和时间信息。
《GPS基本原理培训》课件
《GPS基本原理培训》 PPT课件
GPS是全球定位系统的缩写，是一项基于卫星导航的技术。本课程将介绍 GPS的基本原理、定位系统以及技术发展趋势。欢迎大家来了解这一重要的 技术。
GPS基础知识
GPS定义及历史
GPS是全球定位系统的缩写，是一种基于卫星导航的技术。GPS系统的发展历程。
GPS构成要素
结束语
1 GPS是一项重要的技术
GPS在现代社会中扮演着重要角色，帮助我们实现准确定位和导航。
2 GPS已成为我们生活中不可或缺的一部分
GPS技术已经深入到我们的日常生活，并改变了我们的出行方式。
3 期待GPS技术未来的够发展出更多应用和创新。
GPS应用场景
1. 汽车导航 2. 航空航海 3. 军事防卫
GPS技术发展趋势
1
GPS技术发展历程
GPS技术经历了不断的发展和创新，成为现代导航领域的重要技术之一。
2
GPS技术发展趋势
GPS技术将继续向更高精度、更广泛应用等方向发展。
3
GPS未来应用前景
GPS技术在智能交通、物流管理等领域有着广阔的应用前景。
GPS系统包括卫星、接收机和天线。这些构成要素相互配合，实现定位功能。
GPS工作原理
GPS系统通过定位原理、信号传播和卫星轨道等实现定位功能。
GPS定位系统
GPS定位模式
1. 单点定位 2. 差分定位 3. 精密定位
GPS定位误差及影 响因素
1. 定位误差来源 2. 天气、地形、信号干
扰等影响因素
GPS是全球定位系统的缩写，是一项基于卫星导航的技术。本课程将介绍 GPS的基本原理、定位系统以及技术发展趋势。欢迎大家来了解这一重要的 技术。
GPS基础知识
GPS定义及历史
GPS是全球定位系统的缩写，是一种基于卫星导航的技术。GPS系统的发展历程。
GPS构成要素
结束语
1 GPS是一项重要的技术
GPS在现代社会中扮演着重要角色，帮助我们实现准确定位和导航。
2 GPS已成为我们生活中不可或缺的一部分
GPS技术已经深入到我们的日常生活，并改变了我们的出行方式。
3 期待GPS技术未来的够发展出更多应用和创新。
GPS应用场景
1. 汽车导航 2. 航空航海 3. 军事防卫
GPS技术发展趋势
1
GPS技术发展历程
GPS技术经历了不断的发展和创新，成为现代导航领域的重要技术之一。
2
GPS技术发展趋势
GPS技术将继续向更高精度、更广泛应用等方向发展。
3
GPS未来应用前景
GPS技术在智能交通、物流管理等领域有着广阔的应用前景。
GPS系统包括卫星、接收机和天线。这些构成要素相互配合，实现定位功能。
GPS工作原理
GPS系统通过定位原理、信号传播和卫星轨道等实现定位功能。
GPS定位系统
GPS定位模式
1. 单点定位 2. 差分定位 3. 精密定位
GPS定位误差及影 响因素
1. 定位误差来源 2. 天气、地形、信号干
扰等影响因素