GPS测距原理.ppt

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1、北京合众思壮科技有限责任公司徐刚卫星定位的基本知识(二)测距原理目录卫星定位的步凑测距原理及其实现不同测距方法比较总结GPS定位步骤要解算用户的三维坐标位置，必须有若干个已知参考点要解算出用户到参考点的基线结果，必须解空间三角形要解三角形，必须测量用户接收机到卫星的距离要测量距离，必须测量卫星信号到用户接收机的传输时间用测量卫星信号的传输时间，需要使用“码相位技术”要得到精确结果，还要消除信号在传输路径上的误差目录卫星定位的步凑测距原理及其实现不同测距方法比较总结测量用户接收机到卫星的距离卫星离地球的平均距离为20200公里；如何实现精确、快速

2、测距?测量卫星信号到用户接收机的传输时间判断闪电离我们有多远判断绽放的礼花离我们有多远我们得到的启示：通过测量时间延迟来计算距离生活中的测距实例我们举例说明如何测量两个人之间的距离使用“同步技术”，利用声波来测量两个人之间的距离。同步声波特点：频率一样，结构一致初始状态通过加入1/4拍延时通过加入(1/4+1/8)拍延时红色信号部分是通过“等待”了(1/4+1/8)拍来得到和绿色信号同步的，即二者的时延就是(1/4+1/8)拍。从聆听者的角度来说，当两首歌曲听起来感觉没有一前一后的效果时，就可以认为两首歌曲已经达到同步效果了，是同时到达聆听者的

3、耳朵里。这个效果是由红色信号部分人为地加上延时造成的。聆听者通过测定红色信号的延时值，可以得到两点间的距离。距离=Δt×声速为了使我们的测距尽可能的快，结果又要准确，我们在设计整个测距方案时，用于测定时延的“歌曲”在选定或编制中不得存在歌词重复的现象。什么叫“整周模糊度”？歌词长短对测距精度的影响假如用于同步的歌曲长度为60秒，总共含10个字，则每个字平均占6秒。当两个音频信号进行同步时，误差最大可到5秒。如果单位时间内包含的歌词太少，每个歌词所占用的时间较长，这给同步精度带来了较大误差。如果我们把歌曲调整一下，使得歌曲在同等时间内包含更多的歌

4、词，则每个歌词所占用的时间(即码元宽度)就会较短，在相同的分辨率下，达到同步对应的误差就会大大减少。假如用于同步的歌曲长度为60秒，总共含120个字，则每个字平均占0.5秒。当两个音频信号到达同步时，误差最大为接近0.5秒。这好比要把两把尺子对齐，如果尺子的最小刻度为厘米，则对齐后所带来的系统误差最大为0.9厘米；如果尺子的最小刻度是毫米，则对齐后所带来的误差最大为0.9毫米。二者为10倍的关系。可见，刻度越小，同步对应的精度就越高。由此可见，我们用于同步的信号源应具有码元短的特性。歌曲长度为60秒，当歌曲包含10个字时，每个字平均占用6秒，则

5、同步误差最大为5.9秒；当歌曲包含1200个字时，每个字平均占用0.005秒，则同步误差最大为0.0049秒。音速为344米/秒，则二者对应的最大测距误差分别为1720米和1.68米。综上，为保证测距精度，我们需要关注以下几点指标：为保证同步的精度，单位时间内，歌词应尽可能地多，这样每个字对应的时间(码元宽度)则会较短；保证两个人同时唱歌(具有相同的初相和相位)；聆听者必须有较高的灵敏度，能在最佳时刻同步(满足相关峰值最大)；在GPS测距技术中，用于同步的“歌曲”叫伪噪声码，即C/A码。C/A码为民用码，码长很短，周期只有1毫秒，结构较为简单，

6、在一个周期内码结构不会出现重复现象，可实现快速测距。用于测距的C/A码结果简单，可实现快速测距。C/A码的码长为1023bit，码元宽度是0.97752微秒。在一个周期内(1毫秒)，码结构不会出现重复。当卫星发射一伪随机码，接收机内也产生一个相同结构的伪随机码。当卫星信号经过传播距离的延迟ζ后到达接收机，与本地码进行相关运算；通过移动本地码，使相关函数达到最大值(即峰值)。这样，本地码所移动的时间延迟值就是卫星信号在空间的传播时间ζ，乘以光速就可以得到所测距离。需要说明的是，测距仅仅是定位的一个中间环节，测距精度并不等同于定位精度。电离层误差、

7、对流层误差、多路径效应、星历误差等因素都会导致定位精度的降低。但测距精度是衡量接收机性能的一个重要指标。测距精度对定位精度的影响#1#2#3#4SF2050M目录卫星定位的步凑测距原理及其实现不同测距方法比较总结测距方法测距精度实现的难易程度C/A码一般(10~15米)容易P码较高(3~5米)较难载波相位非常高(3~50毫米)很难目录卫星定位的步凑测距原理及其实现不同测距方法比较总结通过使用码相位测距法，可快速得到接收机到不同卫星的距离，而卫星的位置坐标是已知的，从而可以推算出接收机的三维位置坐标。C/A码的结构特点，可以满足快速、准确同步

8、的要求，从而可以快速计算出接收机到卫星的距离。谢谢！