Den grundläggande principen förGPS-navigeringssystemär att mäta avståndet mellan en satellit med en känd position och användarens mottagare, och sedan integrera data från flera satelliter för att veta den specifika positionen för mottagaren. För att uppnå detta kan satellitens position hittas i satellitens efemeri enligt den tid som registreras av klockan ombord. Avståndet från användaren till satelliten erhålls genom att registrera tiden som satellitsignalen färdas till användaren och sedan multiplicera den med ljusets hastighet (på grund av jonosfärens störning i atmosfären är detta avstånd inte det verkliga avståndet avstånd mellan användaren och satelliten, men Pseudo-räckvidd (PR): När GPS-satelliter fungerar normalt kommer de att fortsätta att sända navigeringsmeddelanden med pseudo-slumpmässiga koder (kallade pseudokoder) som består av 1 och 0 binära symboler är två typer av pseudokoder som används av GPS-system, nämligen: Civil C/A-kod och militär P(Y)-kod. C/A-kodens frekvens är 1,023 MHz, upprepningsperioden är en millisekund och kodintervallet är 1 mikrosekund. , vilket motsvarar 300m; P-kodens frekvens är 10,23MHz, och upprepningsperioden är 0,1 mikrosekunder, vilket motsvarar 30m. Y-koden bildas på basis av P-koden Säkerhetsprestandan är bättre. Navigationsmeddelandet inkluderar satellitephemeris, arbetsförhållanden, klockkorrigering, jonosfärisk fördröjningskorrigering, atmosfärisk refraktionskorrigering, etc. Information. Den demoduleras från satellitsignalen och sänds på bärvågsfrekvensen med 50b/s modulering. Varje huvudram i navigeringsmeddelandet innehåller 5 underramar med en ramlängd på 6s. De tre första ramarna har vardera 10 ord; varje Det upprepas var 30:e sekund och uppdateras varje timme. De två sista ramarna har totalt 15000b. Innehållet i navigationsmeddelandet inkluderar huvudsakligen telemetrikoder, omvandlingskoder och de första, andra och tredje datablocken, av vilka det viktigaste är efemerisdata. När användaren tar emot navigationsmeddelandet, extrahera satellittiden och jämför den med sin egen klocka för att veta avståndet mellan satelliten och användaren, och använd sedan satellitephemerisdata i navigationsmeddelandet för att beräkna satellitens position vid sändning meddelandet. Användarens position och hastighet i WGS-84 geodetiska koordinatsystem kan vara känd.
Det kan ses att rollen för satellitdelen avGPS-navigeringssystemär att kontinuerligt sända navigationsmeddelanden. Men eftersom klockan som används av användarens mottagare och satellitens inbyggda klocka inte alltid kan synkroniseras, förutom användarens tredimensionella koordinater x, y och z, a Δt, tidsskillnaden mellan satelliten och mottagaren , introduceras också som ett okänt nummer. Använd sedan 4 ekvationer för att lösa dessa 4 okända. Så om du vill veta var mottagaren finns måste du kunna ta emot minst 4 satellitsignaler.
DeGPS-mottagarekan ta emot tidsinformation exakt till nanosekundnivån som kan användas för timing; prognosens efemeri för att förutsäga satellitens ungefärliga position under de närmaste månaderna; sändningsephemerin för beräkning av satellitkoordinaterna som krävs för positionering, med en noggrannhet på några meter till tiotals meter (till skillnad från satellit, ändras när som helst); ochGPS-systeminformation, såsom satellitstatus.
DeGPS-mottagarekan mäta koden för att få avståndet från satelliten till mottagaren. Eftersom det innehåller felet från mottagarens satellitklocka och atmosfärsutbredningsfelet, kallas det ett pseudoavstånd. Pseudoavståndet som mäts för 0A-koden kallas UA-kodens pseudoavstånd, och noggrannheten är cirka 20 meter. Pseudoavståndet som mäts för P-koden kallas P-kodens pseudoavstånd, och noggrannheten är cirka 2 meter.
DeGPS-mottagareavkodar den mottagna satellitsignalen eller använder andra tekniker för att ta bort informationen som moduleras på bärvågen, och sedan kan bärvågen återställas. Strängt taget bör bärvågsfasen kallas bärvågsslagfrekvensfasen, vilket är skillnaden mellan den mottagna satellitsignalens bärvågsfas som påverkas av Dopplerskiftet och signalfasen som genereras av mottagarens lokala oscillation. Generellt mätt vid den epoktid som bestäms av mottagarklockan och hålla reda på satellitsignalen, kan fasändringsvärdet registreras, men initialvärdet för mottagarens och satellitoscillatorns fas i början av observationen är okänt. Fasheltalet för den initiala epoken är också okänt, det vill säga tvetydigheten för hela veckan kan bara lösas som en parameter i databehandling. Noggrannheten för fasobservationsvärdet är så hög som millimeter, men förutsättningen är att lösa tvetydigheten i hela omkretsen. Därför kan fasobservationsvärdet endast användas när det finns en relativ observation och ett kontinuerligt observationsvärde, och den positioneringsnoggrannhet som är bättre än mätarnivån är endast fasobservationer kan användas.
Enligt positioneringsmetoden är GPS-positionering uppdelad i enpunktspositionering och relativ positionering (differentiell positionering). Enpunktspositionering är ett sätt att bestämma mottagarens position baserat på en mottagares observationsdata. Den kan bara använda pseudoavståndsobservationer och kan användas för grov navigering och positionering av fordon och fartyg. Relativ positionering (differentiell positionering) är en metod för att bestämma den relativa positionen mellan observationspunkter baserat på observationsdata från fler än två mottagare. Den kan använda antingen pseudoavståndsobservationer eller fasobservationer. Geodetiska eller tekniska mätningar bör användas. Använd fasobservationer för relativ positionering.
GPS-observationerinkluderar satellit- och mottagarklockskillnader, atmosfärisk utbredningsfördröjning, flervägseffekter och andra fel. De påverkas också av efemeriska fel i satellitsändningar under positionsberäkningar. De vanligaste felen orsakas av relativ positionering. Avbrytning eller försvagning, så att positioneringsnoggrannheten förbättras avsevärt. Dubbelfrekvensmottagaren kan eliminera huvuddelen av det jonosfäriska felet i atmosfären baserat på observationerna av de två frekvenserna. ), bör mottagare med dubbla frekvenser användas.
