【转】GPS定位原理

一、距离测定原理

 

1、伪距测量

     伪距测量是利用全球卫星定位系统进行导航定位的最基本的方法，其基本原理是：在某一瞬间利用GPS接收机同时测定至少四颗卫星的伪距，根据已知的卫星位置 和伪距观测值，采用距离交会法求出接收机的三维坐标和时钟改正数。伪距定位法定一次位的精度并不高，但定位速度快，经几小时的定位也可达米级的若再增加观 测时间，精度还可以提高。

    每一卫星播发一个伪随机测距码信号，该信号大约每1毫秒播发一次，接收仪同时复制出一个同样结构的信号并与接收到的卫星信号进行比较，由信号的延迟时间(dT)推算出卫星至接收仪的距离。

2、载波相位测距

     载波相位测量是利用GPS卫星发射的载波为测距信号。由于载波的波长(λL1＝19cm，λL2＝24cm) 比测距码波长(λC/A=293m,λp=29.3m)要短得多，因此对载波进行相位测量，就可能得到较高的测量定位精度。

          

整周未知数N的确定是载波相位测量中特有的问题，也是进一步提高GPS定位精度、提高作业速度的关键所在。目前，确定整周未知数的方法主要有三种：伪距法、N作为未知数参与平差法和三差法。

考虑到GPS定位时的误差来源，当前普遍采用的观测量线性组合方法称之为差分法，其具体形式有三种，即所谓的单差法、双差法和三差法。
二、点位测定原理 

当只有一颗卫星时，我们只能确定以 R1为半径的圆上的某个点上。

当有两颗卫星时，2个球面相交成一个圆弧点位被限制在一曲线上。

   

当只有三颗卫星时，3个球面相交成一个点,3个距离段可以确定纬度，经度，和高程,点的空间位置被确定。

当只有四颗卫星时，4段或更多的距离就解决了纬度，经度，高程和时间四个未知数,这就类似于测边交会问题的解决原理。

 

多颗卫星不间断地发送自身的星历参数和时间信息，用户接收到这些信息后，经过计算求出接收机的三维位置，三维方向以及运动速度和时间信息。

从以上原理我们可以知道，在GPS测量时，至少需要四颗卫星即可进行测量，但由于卫星信号的误差源比较多，想要得到更高精度的点位精度或在进行RTK测量时，必须要在五里颗以上才能保证测量的精度