载波相位测量原理
伪距、载波相位测量原理
重建载波
将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。
伪距测量与载波相位测量
载波调制了电文之后 变成了非连续的波
码相关法
将所接收到的调制信号（卫星 信号）与接收机产生的复制码 相乘。
卫 星 信 号 的 生 成
接 收 机 重 建 载 波
(c )2 0 0 2 , 黄 劲 松
码相关法
码相关法
技术要点 卫星信号（弱）与接收机信号（强） 相乘。
3.9 卫星的载波信号及相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号 3.9.2 GPS卫星信号的调制 3.9.3 GPS卫星信号的解调 3.9.4 载波相位测量原理
载波相位测量的特点
优点：测距精度高，可达0.1mm量级 难点： 重建载波 存在整周数不确定问题 存在整周跳变问题
测距码的调制与解调
在数字通讯技术中，为了有效地传播信息， 一般均将低频信号加载到高频的载波上， 这时原低频信号称为调制信号，而加载信 号后的载波就称为已调波。
GPS信号调制，是采用调相技术实现的。
卫星信号的调制
模二和
运算规则
二进制信号：“1”表示二进制“0”，“-1”表示二 进制“1”，则
理（如AS）
每颗GPS卫星都采用特定的 伪随机噪声码
码相关伪距测量
特点 定位速度快，实时定位 精度较高 对信号的强度要求不高
3.9 卫星的载波信号及相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号 3.9.2 GPS卫星信号的调制 3.9.3 GPS卫星信号的解调 3.9.4 载波相位测量原理
6
测距码测距原理①
距离测定的基本思路
ctc
信号传 播时间
信号（测距码）传播时间的测定
相关系数：
卫星载波相位定位原理
卫星载波相位定位原理GPS系统是由一组在地球轨道上运行的卫星和地面控制站组成的。
这些卫星发射无线信号，接收器通过测量这些信号的到达时间来计算自身与卫星的距离，进而确定其位置。
在卫星载波相位定位中，接收器不仅测量信号的到达时间，还通过测量信号的相位差来获取更加精确的位置信息。
相位差是指两个信号到达接收器的时间差，或者说是两个信号的相位差。
这种相位差是由于信号在传播过程中经历的多径传播、大气延时等因素引起的。
具体来说，卫星载波相位定位原理基于以下几个关键步骤：1.接收器接收到来自多个卫星的信号。
每个卫星都发射由其精确时钟产生的载波信号，该信号包含卫星的位置和时间信息。
2.接收器测量每个卫星信号的到达时间。
通过测量信号的到达时间，并与卫星发射信号的发送时间相减，可以计算出接收器与每个卫星之间的距离。
3.接收器测量每个卫星信号的相位差。
接收器通过测量信号的相位差，来获取不同卫星之间的相对距离差。
这个相对距离差可以用来计算接收器相对于每个卫星的精确位置。
4.使用三角测量方法计算接收器的位置。
根据接收器与至少四个卫星的距离差和相对位置关系，可以使用三角测量方法计算出接收器的精确位置。
这个计算过程使用了卫星的位置和时间信息。
然而，卫星载波相位定位原理也存在一些挑战和限制。
首先，由于信号的相位差非常小，测量过程更加复杂且需要更高的精确度。
其次，大气延时和多径传播等影响因素会引起信号的相位差变化，需要进行相关的校正和误差修正。
最后，要求接收器具备较高的性能和计算能力，以处理复杂的信号处理和数据计算。
总体来说，卫星载波相位定位原理是一种精确度更高的定位技术，可以满足对位置精度要求较高的应用需求。
随着技术的不断发展，相信其在未来会有更广泛的应用。
载波相位定位的基本原理
载波相位定位的基本原理一、基本原理载波相位定位是一种利用无线信号的相位差来计算位置的定位技术。
在定位系统中，至少需要三个以上的基站或卫星来发送信号，接收器通过测量不同信号之间的相位差来计算自身的位置。
具体来说，载波相位定位利用的是信号传播速度不同导致的相位差。
当信号从基站或卫星发射后，经过一段距离后被接收器接收到。
由于传播速度的差异，接收到的信号相位会有所不同。
通过测量这些相位差，可以计算出接收器与基站或卫星之间的距离差，从而确定接收器的位置。
二、应用载波相位定位在许多领域都有广泛的应用。
1.全球定位系统（GPS）：GPS是最常见的载波相位定位应用之一。
GPS系统中的卫星作为基站，向接收器发送信号，接收器通过测量不同卫星信号的相位差来计算自身的位置。
2.无线通信定位：在无线通信系统中，可以利用载波相位定位来实现移动设备的定位。
通过测量与多个基站之间的相位差，可以计算出移动设备的位置，从而实现无线定位服务。
3.室内定位：在室内环境中，卫星信号可能受到遮挡和多径效应的影响，导致定位精度下降。
此时可以利用载波相位定位来弥补这些不足，提高室内定位的精度和可靠性。
三、局限性尽管载波相位定位在许多应用中表现出色，但仍存在一些局限性。
1.复杂性：载波相位定位的实现较为复杂，需要高精度的时钟同步和信号处理算法。
这增加了系统的复杂性和成本。
2.多径效应：在复杂的环境中，信号可能经历多条路径传播到达接收器，导致信号相位受到干扰和失真。
这会降低定位的精度和可靠性。
3.信号强度：载波相位定位对信号强度要求较高，当信号强度较弱时，定位的精度会受到影响。
4.可见性：载波相位定位需要接收器能够同时接收到多个基站或卫星的信号。
在一些地理环境复杂的区域，如高楼、山区等，可能会导致基站或卫星信号的可见性受到限制。
载波相位定位利用信号的相位差来计算位置，具有广泛的应用前景。
然而，由于其复杂性和局限性，仍需进一步研究和技术改进，以提高定位的精度和可靠性，满足各种应用场景的需求。
通俗易懂的载波相位测量方法讲解
通俗易懂的载波相位测量方法讲解
载波相位测量是一种利用GPS信号来确定两个同步观测站之间位置差的技术。
以下是对其通俗易懂的解释：
1. 了解GPS信号：GPS卫星发射的信号包含有特定的载波频率，当这些信号被地面接收机捕获后，接收机可以测量出信号的相位。
2. 测量载波相位：载波相位指的是信号波峰或波谷在特定时间点的位置。
接收机通过精确测定这些波峰或波谷到达的时间，可以计算出信号传播的距离。
3. 确定观测站间距离：通过比较两个观测站接收到同一GPS信号的相位差异，可以精确计算出这两个站点之间的距离差，这个过程通常称为基线向量解算。
4. 使用差分观测值：为了提高测量精度，实际应用中常采用差分GPS技术，即比较两个不同接收机对同一个卫星信号的相位测量值。
这种方法可以有效消除或减小误差，得到更精确的测量结果。
5. 获得坐标差：最终，通过一系列的计算和数据处理，可以获得两个观测站之间的三维坐标差，这就是载波相位测量的直接成果。
总之，载波相位测量方法因其高精度的特点，广泛应用于地质调查、地震监测、精密农业等领域。
通过这种技术，科学家们能够以厘米级甚至毫米级的精度来测量地表的微小变化。
载波相位测量
载波相位测量作者：周晓林利用测距码进行伪距测量是全球定位系统的基本测距方法。
然而由于测距码的码元长度较大，对于一些高精度应用来讲其测距精度还显得过低无法满足需要。
如果观测精度均取至测距码波长的百分之一，则伪距测量对P码而言量测精度为30cm，对C/A码而言为3cm左右。
而如果把载波作为量测信号，由于载波的波长短所以就可达到很高的精度。
目前的大地型接收机的载波相位测量精度一般为1~2mm，有的精度更高。
但载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周数不确定性的问题，使解算过程变得比较复杂。
在GPS信号中由于已用相位调整的方法在载波上调制了测距码和导航电文，因而接收到的载波的相位已不再连续，所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取载波，这一工作称为重建载波。
重建载波一般可采用两种方法，一种是码相关法，另一种是平方法。
采用前者，用户可同时提取测距信号和卫星电文，但用户必须知道测距码的结构；采用后者，用户无须掌握测踉码的结构，但只能获得载波信号而无法获得测距码和卫星电文。
一、载波相位测量原理载波相位测量的观测量是GPS接收机所接收的卫星载波信号与接收机本振参考信号的相位差。
以表示k接收机在接收机钟面时刻时所接收到的卫星载波信号的相位值，表示k接收机在钟面时刻时所产生的本地参考信号的相位值，观k接收机在接收机钟面时刻时观测卫星所取得的相位观测量可写为图7-3通常的相位或相位差测量只是测出一周以内的相位值。
实际测量中，如果对整周进行计数，则自某一初始取样时刻以后就可以取得连续的相位测量值。
如图7-3在初始时刻，测得小于一周的相位差为，其整周数为，此时包含整周数的相位观测值应为接收机继续跟踪卫星信号，不断测定小于一周的相位差，并利用整波计数器记录从到时间内的整周数变化量，只要卫星从到之间卫星信号没有中断，则初始时刻整周模糊度就为一常数，这样，任一时刻卫星到# 接收机的相位差为上武说明，从第一次开始，在以后的观测中，其观测量包括了相位差的小数部分和累计的整周数。
GPS名词解释简答答案
、名词解释1、 岁差：地球在绕太阳运行时，地球自转轴的方向在天球上缓慢移动，春分点在黄道上 随之慢慢移动章动：在岁差的基础上还存在各种大小和周期各不相同的微小的周期性变化2、 WGS-84坐标系：美国国防部 1984年世界大地坐标系，属于协议地球坐标系3、 卫星星历：描述有关卫星轨道的信息4、 自相关系数：R （t ）=（Au-Bu ）/（Au+Bu ）Au 为相同码元数 Bu 为相异码元数5、 重建载波：在进行载波相位测量前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测 距码和导航电文去掉，重新恢复载波，这一工作叫重建载波6、 相对定位：确定同步跟踪相同的GPS 卫星信号的若干台接收机之间的相对位置（坐标 差）的定位方法7、 伪距：p =T *c 距离p 并不等于卫星至地面测站的真正距离，叫伪距&整周跳变：如果由于某种原因使计数器无法连续计数，那么信号被重新跟踪后，整周计数器中将丢失某一量而变得不正确。
而不足一整周的部分 Fr （ $ ）由于是一个瞬时量测值，因而仍是正确的，这种现象叫整周跳变9、 整周未知数：是在全球定位系统技术的载波相位测量时，载波相位与基准相位之 间相位差的首观测值所对应的整周未知数10、 P DOP 值：空间位置精度因子11、 相对论效应：是由于卫星钟和接收机钟所处的状态（速度和重力位）不同而引起卫星 钟和接收机钟产生相对钟误差的现象12、 数学同步误差：加上改正数工八一「心 "二二」后的卫星钟读数和 GPS 标准时间之差称为数学同步误差13、 平均相位中心：天线瞬时相位中心的平均值14、 独立基线：两台接收机得到的多余观测边以外的必要基线15、异步环闭合差不是完全由同步观测基线所组成的闭合环称为异步环，异步环的闭合差 16、 基线解算：利用多个测站的 GPS 同步观测数据，获得这些测站之间坐标差的过程17、 网平差：将基线结果再当成数据18、 约束平差：平差时所采用的观测值完全是GPS 观测值（即GPS 基线向量），而且， 在平差时引入了使得 GPS 网产生由非观测量所引起的变形的外部起算数据。
载波相位测量原理
GPS 精密定位载波相位测量原理由于载波的波长远小于码的波长，所以在分辨率相同的情况下，载波相位的观测精度远较码相位的观测精度为高。
例如，对载波L1而言，其波长为19cm ，所以相应的距离观测误差约为2mm ；而对载波L2的相应误差约为2．5mm 。
载波相位观测是目前最精确最高的观测方法，它对精密定位上作具有极为重要的意义。
但载波信号是一种周期性的正弦信号，而相位测量又只能测定其不足一个波长的部分，因而存在着整周不确定性问题，使解算过程比较复杂。
由于GPS 信号已用相位调制的方法在载波上调制了测距码和导航电文，所以收到的载波的相位已不再连续(凡是调制信号从0变1或从1变0时，载波的相位均要变化1800)。
所以在进行载波相位测量以前，首先要进行解调工作，设法将调制在载波上的测距码和卫星电文去掉，重新获取或波。
这一工作称为重建载波。
一、 重建载波恢复载波一般可采用两种方法：码相关法和平方法。
采用码相关法恢复载波信号时用户还可同时提取测距信号和卫星电文。
但采用这种方法时用户必须知道测距码的结构(即接收机必须能产生结构完全相同的测距码)。
采用平方法，用户无需掌握测距码的码结构，但在自乘的过程中只能获得载波信号(严格地说是载波的二次谐波，其频率比原载波频率增加了一倍)，而无法获得测距码和卫星电文。
码相关法和平方法的具体做法及其原理在接收机工作原理中曾介绍过。
二、 相位测量原理若卫星S 发出一载波信号，该信号向各处传播。
设某一瞬间，该信号在接收机R 处的相位为φR ，在卫星S 处的相位为φS ，φR 、φS 为从某一起点开始计算的包括整周数在内的载波相位，为方便计算，均以周数为单位。
若载波的波长为λ，则卫星S 至接收机R 间的距离为ρ=λ（φS —φR ），但我们无法测量出卫星上的相位φS 。
如果接收机的振荡器能产生一个频率与初相和卫星载波信号完全相同的基准信号，问题便迎刃而解，因为任何一个瞬间在接收机处的基准信号的相位就等于卫星处载波信号的相位。
3.8-3.9伪距、载波相位测量原理
ti
观测值
首次观测： 0 Fr( ) 0 以后的观测： i Int( )i Fr( ) i 通常表示为： ~ N Int( ) Fr( )
0
t0
() i
N
Fr
0
整周计数 Int 整周未知数（整周模糊度）
N0
载波相位观测值
Fr
0
i
Int
N
0
小结
载波重建 码相关法 平方法 互相关（交叉相关）技术 载波相位测量
3.8 伪距测量原理
测距方法
双程测距
用于电磁 波测距仪
单程测距
用于GPS
测距码
C/A码
P码
码相关伪距测量原理 码相关法伪距测量是通过调整自相 关函数R(t)的值，测定测距码信号由卫星到 达测站的传播时间实现的。
RL 2 RL1,C / A ( RL 2,Y RL1,Y ) L 2 L1,C / A ( L 2 L1 )
互相关（交叉相关）
技术要点
不同频率的卫星信号（弱）进
行相关。 特点 优点：无需了解Y码的结构， 可获得导航电文，可获得全波 波长的载波，信号质量较平方 法好（信噪比降低了27dB）
GPS卫星的载波信号 GPS卫星信号的调制 GPS卫星信号的解调 载波相位测量原理
3.9.1 GPS卫星的载波信号
GPS卫星的测距码信号和导航电文信号都属于低频 信号 其中C/A码和P码的数码率分别为1.023 Mbit/s与 10.23 Mbit/s，而D码(导航电文，又称为数据码) 的数码率仅为50 bit/s。GPS卫星离地面远达 2×104km，其电能又非常紧张，因此很难将上述数 码率很低的信号传输到地面。 解决这一难题的办法，就是另外发射一种高频信号， 并将低频的测距码信号和导航电文信号加载到这一 高频信号上，构成一高频的已调波发射给地面。