GPS观测量

时间:2015-04-01     点击:加载中   【打印此页】  【关闭

  GPS 定位无论采用何种方法,都离不开相应的观测量。前面第四章已经提到,GPS 卫星信号中包含多种信息,GPS 观测量主要包括伪距观测量和载波相位观测量。

  伪距测量(Pseudo Range Measurements),也叫码相位观测,是指利用测距码(C/A 码或P 码),确定卫星信号到达接收机的时间延迟(距离延迟)。如前所述,只要接收机内部的复制码与接收到的测距码信号对齐,达到最大相关,由此得到的相移量便可转换为卫星信号的传播时间,即时间延迟。使用不同的测距码(C/A 码或P 码)和不同的观测方式(静态或动态定位),在取消SA 政策以后,伪距测量的水平定位精度在1~30m 之间。

  载波相位测量(Carrier Beat Phase Measurements),就是比较接收机产生的参考载波信号与接收到的来自卫星的含有多普勒频移的载波信号之间的相位差。其原理与常规的相位式测距仪的原理(详见4.1.2)非常类似。假设ϕ j (t j )为卫星j于t j历元发射的载波信号相位; ( ) i i ϕ t为接收机i 于i t 历元接收到的载波信号相位,则接收信号与发射信号之间的相位差(传播路径上的相位延迟)为:

  由于载波的频率远高于测距码信号,波长更小,所以在相同分辨率的情况下,载波相位的观测精度比伪距测量高出许多。例如L1 载波的波长仅为19cm,如果分辨率为1%,则相应的观测精度约为2.0mm,L2 载波的观测精度约为2.5mm。利用载波相位测量进行静态相对定位,可获得毫米级相对精度,是目前最精确的观测方式。

  尽管载波相位测量的精度较高,但和常规的相位式测距仪一样,也存在相位差的整周数不能直接测定的问题。在卫星信号遮挡、多路径效应以及观测噪声等因素的干扰下,整周未知数N 的确定变得愈加复杂。就这一点而言,实现伪距测量要更容易一些。另外,从公式(5-1)可以看出,卫星信号的发射瞬间(t j历元)与接收瞬间( i t 历元)分别由卫星时钟和接收机时钟给出。只有当这两个时钟与GPS 时间保持严格同步,所获得的距离延迟才能接近于真实的站星之间几何距离,而实际上这一点很难做到。所以无论是伪距测量还是载波相位测量,所获得的距离都不可避免地包含接收机钟和卫星钟不同步的误差,这种含有钟差(Clock Bias)影响的距离值,通常称为伪距(Pseudo Range)。故有的文献上把伪距测量所获得的伪距观测量叫测码伪距;把载波相位测量所获得的伪距观测量叫测相伪距。

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