GPS民用双频的载波相位测量定位

GPS民用双频的载波相位测量定位 民用双频的载波相位测量定位#$% 王鸿锋杨宇航 ()()民航华东空管局，上海 上海交通大学电子信息学院，上海&&&"’’’’’’’’ 【 】 ()摘要运用全球定位系统进行定位导航，已在全球众多领域中得到了广泛的应用。在 #$% 运用这种定位技术的方法中，伪距测量和载波相位测量得到了广泛的应用。载波相位测量的定位精度比伪距测量的定位精度高出两个数量级，在静态短基线载波相位测量中可达到 量级的精度， (( 在动态实时定位中可以达到 量级的精度，所以定位的高精度使其具有了广泛的应用前景。但在 )( 载波相位测量中存在着整周模糊度求解的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ，故如何有效 " )(式中，为伪距测量值，上标 为可见 到 的基线矢量;为第 颗 图 中，为从 $!!" %&’! - $ "" $ 可见 卫星的观测矢量。从 图中可得双频双差 %&’ $ 卫星序数;为用户到可见 卫星的真距离;为 ! %&’ # + /$ .观测方程为 无线电波传播速度;下标 为用户观测点。若忽略$ - $#$#$ $#$# $# 和 、、引起的测量误差，当用户能同时观 "!"!#’(% &$ (()( ) )55+ + ? % ##!"! ’(’!$- $- $- $- 测四颗或四颗以上可见 卫星时，就可解算出用 %& ’ 户的坐标位置。 单频载波相位测量# 采用相位平滑伪距测量和差分技术相结合的方 法，定位精度也只能达到米或分米量级。由于载波相 位长度比 码相位长度短得多，所以载波相位测 * ) ( 量精度就比伪距测量的精度要高出两个数量级，只 要能求解载波相位测量中的整周模糊度，就能获得 + / , - . 近乎无噪声的相位伪距值。这样，应用载波相位 图 双频双差观测原理图 $ () #+ / 2 测量进行实时动态定位的精度可达 。 量级01 这样，就可得双频双差观测方程的矩阵 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 达式 ()如同式，同样可以获得单频载波相位测量的 $ 为 数学模型为$#$#$# $# 444 5 6 7$- .. ( $ " " " " - 5 3 4 3 4 3 4 $’ 5 %’ - &’ 6 6 )* + (444 ( 5 6 7$-# + /$ $ $ $ (),,,,?( -;6.. 3 4 $" $" $" $" , 6 6 6 "’"’- "!"!!) $ % & 4 4 4( .. 5 6 7$- , - 5 ( )在两个用户观测点和 之间进行载波相位 $ -$$$$......444 ( 5 6 7 " $- ( )( ) 的单差、双差测量其中 为基准观测 )7 - ... + /( )$8 ! - + % ## / $! !:21 21 21 点，这样，可以得到相应的观测方程分别为 )(式中 为宽巷双频双差观测矩阵;为 :##$ 1 2"" " ()()()/ + + /+ %’’("’’ ).$,$- $- $- $- $- 为整周模糊度双可见 卫星矢量双差矩阵; %&’ %21 $# $# $# $#/ ()(())/ /+ % ’’(".. ).$$- $- $-)()(频双差测量矩阵。根据式和式就可以得到: 2: ()()从式和式中可看出，采用 和 测 ") ,... 5 / ( )- - $8 % % ## !$! ##!21 21 2111&$ $$ " 量，可分别消除"’和 。在 测量中还消除了大 "’’9 $)()()于是，由式和式就可以得到载波频率 $821$部分的相对论效应、、电离层和对流层延迟引起的 ’(和 的整周模糊度为 1# $# ( )误差。对于三差测量，而 可消除初始整周数07 .($- - %!##21 21 1# 且同时可检测出整周跳变的发生。5()% $$1 $ ! 1$ - %!##1 1 122$()5 $#%1# 民用双频载波相位测量的运用 ,! 1# “月，美国副总统戈尔发表的年 现代 $::; , %&’ 码和载波相位测量组合求解整 利用双频 ,< # ) * ( ”化公告中提出，年以后将在取消 技术的同 #882 ’( 周模糊度 时在 载波频率上增加 码，使 成为第二民 1) * ( 1# # + / 在历元 时刻，用户观测点直接测量获得的可 $$7 $# ’ 用频率。这就使得只运用 码进行双频测量 * ) ( 见 和 以及伪距观测卫星双频载波相位 %& && ))’11$ # 定位成为可能。 利用双频线性组合求解整周模糊度 运用双频< $ ,值和，并可以得到下列各式: ! ! 11$ # ()线性组合可以获得宽巷观=>?@ ABC@ ! * + /$7 $" (),/+ + 3 +& ,)( "’"’ , ) $1111$ $ $ $测值为 # , 1$() $ , ! * ()/ + 3 + + )&,(, "’"’ $) 1111# # # #()/ 3 .((21 11$ #(# , 1 # ()3 / 2......21 11 $ #! * ! 1$ ! ( )/ / + + 3 &, , "’ "’ , 1) $ 1 1 1$ $ $ $ # # , 1 $ 为解算用户的位置坐标，就要获得至少四个整() $" $# $ $ $,". !*1 !()，这需要用户周模糊度，，， 接收机 %& $ ((((’$- $- $- $- / ( 3 ) + + /,,, "’"’1 111 ) $# # # # # # , 1# &能同时观测至少五颗或五颗以上的 卫星，并采 %& ’ 上两式中，为电离层延迟项， 取 * 8 , * - "8< #;用宽巷观测量。1 ;!和!分别为双频载波相位测量整周模糊 有可见 卫星信号载波相位测量的修正量为 !^# :$ ""& F ()()#& 度。对式和式中同一载波频率公式求差并 &Q&I - ))( % ( ($ % ( (& $*$* "’’! !"!"" "" + .& & & & ) ’ "&经过推算可得: () F& # & - $ ’’()()% $""( ( ( & F %!"!!" ’$*$* F ""’""+ .F F F F ))( ($$ % $ $ !"""F&! &" #"""#"& F ) ’ " F ’ ’ ""& F )(从式中可看出，除了差分基准站 接收 F&^:# )($ % $ 中，;。对 式&"!"!"!"!!] !""#"""#"& F & F 机钟差无法在差分解算中得到消除外，其他公共误 ()式中的两式分别除以各自的载波频率和再 &’’I""& F 差都能得到很好的消除。对于差分基准站和用户 求差，可得: 接收机时钟误差和，可运用双差测量就能得到 ^:# $ $ ’’’’""""""""F & & F & F% () & &G很好的消除。 ( ’’ ’’""""&F& F )()(将式代入式中，可得: &G&" 参考文献$ ’"’"""""F & & F))( ($$ % $ $ !"""F! &!#" ""#"张守信 版，长沙国防科技 卫星测定定位理论与应用 第 & F & / # / & E ^:( ’ ’ ""& F&??GE & HF "大学出版社， 这样，就可以得到双频载波相位测量线性组合张守信 版，长沙国防科技大 卫星测定定位理论与应用。第 F / ^:# & E 的整周模糊度 为!#" &??GE !G H &&" 学出版社， ()吴鹏 载波测量技术在 导航，; 中的应用 Q / ^:# / &??QF?&E F? HQ Q$ ’’""& F ),( ),(( % $ $ 李洪涛，许国昌，薛鸿印等 版，北京科 应用程序 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 第 ""!!"&BI / ^:# / & E #" #" ""& F ( ’’ ""& F&???E F@F HF @B 学出版社， 由上述过程，用一个观测历元就可以立即计算 " R)MJ;P) W，_)(64( U，4- R / TLNP H U)34 :(4;L+4 U4)K H 1L*4 :,+L H\‘出 。而且，在求解宽巷整周模糊度的过程中，能 !#"()，;3,L-L-N a+L-N WLO4O(4-3)LK 8)((L4( :P)+4/ .)XLN)3L,-&??GIQQE F?" H 够很好地消除电离层和对流层延迟、卫星和用 ^:# Q@" ()户 李永红，张文栋 载波相位 导航，; 接收机时钟误差引起的误差影响。从原理上 研究 ^:# G / W^:# / &??IQ@IE F@ H FQ讲，增加观测历元只是增加了多余观测量，可以提高 梁开龙，暴景阳，刘雁春 导航，; 动态测量方法的研究 ! / ^:# / &??I 解算 的精确度。 !#" () Q@&E &G HF F () 刘基余 动态载波相位测量定位 导航，;B / ^# / &??Q@QE "F H GQ:I 当 得到求解以后，就可以计算得到:!#" 陈小明，刘余基 导航， 动态载波相位测量的波数在航解算 ? / ^:# / (); &??GQFIE Q@ HQ B )( $ # ’"’"""F& & F %$ 版，北京科 李洪涛，许国昌，薛鸿印等 应用程序设计 第 &@ / ^:# / & E !"& ()( ( ( $*$*’’+ , "" & F $ ’ ’ ) ""& F&???E &&F HF@ !学出版社， 刘基余 世纪卫星全球导航系统的作用和影响 导航，; && / F& / &??Q&"() &?() FE & H G% $ !!!""#"F & () F@周其焕，薛文安，陈惠萍等 美国对 导航， 现代化的考虑 &F / ^:# / (); &??!QQIE & H" 结束语张守信 卫星测定定位理论与应用 第 版，长沙国防科技 &Q / ^# / & E :I &??GE &G& HG &" 大学出版社，可以看出，利用双频 码和载波相位组合来 8 Z $ ， &I \JRL- # ^/ YL-4*)3L; :,+L3,L-L-N 5L3P ^:# 8)((L4( :P)+4+ ’V 15,求解整周模糊度的方法，不仅计算简单，计算量少， () ，;1VM4+ ,O \L24 R)-L-N/ .)XLN)3L,-&??! H ?BIIIE I!& H I!!而且计算精度较高。在应用差分载波相位技术中，式 &" Y)MK)- = W/ a -24(+3)-2L-N ^:#E :(L-;LMK4 )-2 $MMKL;)3L,-+/ & 42 H上述过程就可计算出地面差分基准站观测范围内所 ，，3L> _+3E $(34P TJ+4<8/ &??GE &F& HQ & ,-,,-;,." ()上接第 页 "" 综上所述，这里通过分析 系统性能特 #$%$ 郭宏 扩谱 电 多址访问系统中数据包长度的最优设计 / $RST$ / I 子学报C D > F@@A @FB E & @ H &Q I性，提出采用变速率分组传输方式改善系统的性能， UVPJ2PJ(L W / 4(O(4 KV+L+ O (2 4++ M643 H " );):,*)-;)-),)-,*);;);并用最小二乘拟合法给出了系统分组传输速率的定 +5L3;P42 ;,24 2LXL+L,- *JK3LMK4 );;4++ +V3+4*/ <=== 1()-+/ 8,**/ > 量确定方法，从根本上提高了 系统性能。#$%$ C D &?B&A 8S% HF ? G E B? " H B? ! 参考文献 G % ,((,5 U Y / );643 3P(,JNPMJ3 L- +K,3342 $RST$ W#Z ##% $ ()2L, :7 9 7 9 & $()*+,- / 0$#1 2)3) -435,(6 8 / (,; / <=== $ > &?? @ A !B ’.:+V3+4*+ 5LP3 ()-2,* +LN-)3J(4 +4[J4-;4+ / <=== 1()-+ / 8,** / > C D ! E & FG!G H &F!I C D &??FA I@ ! E &FF Q HF Q&@ 7 9 F $()*+,- / %JK3LMK4 );;4++ L- 5L(4K4++ 2LNL3)K -435,(6 $ / (, H ’.:U)MM)M(3 1 # / L(4K4++ 8JL)3L+ (LLMK4+ )2 ()3L4 / ! ,,**-;,-:-;-:;;\7 9 C D ;442L-N+ ,O 3P4 <=== 8 > & ??IA BF ? E & QG@ H &QGB (43L4 H T)K>K &??G :-;李建新 基于 的宽带接入技术研究 电子学报Q / $RST$ / > F@@ A @关皓等 变速率分组 通信学报系统性能分析 B / W% / > F@@ A @8$ C D FB &@ E BG H B BC D F& ? E @ H Q !!