天天看點

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

載波相位法定位原理

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

電磁波的波長λ是已知的,接收機時刻的相位可以通過接收機來測量,那麼衛星發送時候的相位是不知道的,那麼怎麼來獲得呢,在接收機産生一個完全與接收到的信号完全同步的頻率相同的信号,就是說接收機可以獲得一個頻率和相位與接收到的衛星發送的信号一模一樣的信号;如果接收機能夠模拟出來,那麼說明接收機可以模拟任何時刻衛星發送的信号,那麼在ti時刻衛星發送的信号,在接收機都可以模拟出來上面公式有對應;接收機把這個相位模拟出來之後,僞距的表達式就知道了;

由于L1和L2的波長很短,說明了在衛星發送給接收機上時,中間有很多個周期的載波信号;我們通過相關處理來獲得的是不足一個相位的相位差;如何來解決這個問題呢,通過連續觀測衛星的方式來解決

 載波相位定位觀測量:

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

上面公式中R表示的是接收機與衛星之間的距離;

在t1時刻觀測量是由一個整周模糊度加上一個不足整周的相位差組成;

在1時刻之後進行連續的觀測,2,3,,,,時刻的整周數會發生變化,不足整周數也在發生變化,

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 把上面的表達式換一下表述形式

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 上面的分析是指接收機的時鐘沒有鐘差的情況下得到的;接收機有鐘差是很必然的;

T時刻和T+delta_t時刻的相位誤差差之間的關系有如下:

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

表示接收機的鐘差;

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

ti = Ti +δtaok

 上面的公式一步一步往上帶入,就得到了PPT中給出的公式;

通過觀測多顆衛星,我們要求的參數有哪些?

從上面的相位僞距觀測方程中,可以看出的未知數有:接收機的坐标,(Xk,Yk,Zk)三個參數,接收機的鐘差一個參數,整周模糊度一個參數,衛星與接收機之間的距離方程不是線性的,通過泰勒展開是線性化;

 載波相位定位原理

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

注意這裡的N(k,j)是初始整周模糊度!

 後面來講解初始的整周模糊度方法!!!

載波相位定位特點:

1. 定位精度高

        相位測量法的定位精度,取決于波長和相位測量的分辨率。載波相位僞距測量由于其波長短,可達到很高的精度。由于各種誤差的存在,一般采用相對定位或差分定位的方式,使得定位精度可達毫米至分米級。

2.無碼測量

直接測量衛星的載波信号,不需要知道衛星的僞碼結構。它既能利用GPS信号,同樣也能利用GLONASS全球衛星導航系統的信号工作。

3.需要單獨提供星曆

        不需要知道僞碼結構,因而它也就接收不到衛星電文。但定位計算需要知道衛星星曆,需通過其他途徑提供。

載波相位與僞距的精度比較:

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 載波相位與僞距的精度比較

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 多普勒法定位

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

從B到C的積分大于0,如果從B到D的積分就有可能為0了,因為C到D的積分小于零。這就是所謂的雙值性問題。

 多普勒定位原理:

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

fT為接收機的本振頻率,fr為接收頻率

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 上面t1+rou1/c到時刻t2+rou2/c所發送的頻率其實是等于在t1與t2時刻的頻率一樣的;

衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1
衛星導航系統-第10講-衛星導航基本方法-1

 多普勒定位與僞距定位比較:

繼續閱讀