宽带卫星通信 第9章 卫星定位与导航系统.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 测距信号结构 C/A码：粗测距码，GOLD码，码率为1.023Mbps，周期为1ms。 P码：精测距码，级联码，码率10.23Mbps ，码长为2.35×1014 bit ，周期7天（截断码周期） P码由于精度高，实际被限制使用，具体限制方法是加密，形成Y码（AS政策）。 为限制定位精度，曾经采用精度降低措施，即SA政策（时钟信号上加入高频随机抖动），现已取消 基本定位方法和数学模型－按观测量划分 1.伪随机码测距定位 观测量的获取：扩频伪随机信号滑动相关 接收码 本地码 伪距定位观测方程： 式中： —— 卫星发射信号时的理想GPS时刻； —— 接收机收到该卫星信号时的理想GPS时刻； —— 卫星发射信号时的卫星钟时刻； —— 接收机收到该卫星信号时的接收机钟时刻； ?tus —— 通过测量得到的由卫星到接收机的信号传播时间； δts —— 卫星钟相对理想GPS时钟的钟差； δtu —— 接收机钟相对于理想GPS时钟的钟差 τ —— 电离层附加延时 以用户位置坐标形式表示为： 2. 载波相位观测量定位 优点：波长短，定位精确 缺点：存在相位模糊度，算法复杂 图 9－ 载波相位观测 S(t0), ?p(t0) S(t1), ?p(t1) S(t2), ?p(t2) N(t0) S(tj), ?p(tj) …. N(t0) N(t0) 载波相位测量定位的观测方程 式中： λ —— 波长 N01 —— 初始相位整周模糊度 N(tj-t0)——相位整周测量值 △φ（tj）——分数测量值 D ——星地几何距离 δts——卫星钟差 δtu——用户钟差 τ——电离层附加延时 整周相位模糊度的求解方法 伪距法 模糊函数法 双频P码伪距法 最小二乘有哪些信誉好的足球投注网站法 模糊度协方差法 2. 定位方式 绝对定位 S1 S2 S3 S4 GPS接收机 根据被定位设备的运动状态，分为静态绝对定位、动态绝对定位 根据观测量的不同，分为测距码绝对定位和测相绝对定位 相对定位 S1 S2 S3 S4 基准站 测站 按定位物体运动状态静态差分定位、动态差分定位 按观测量可分为伪距差分、相位差分等定位 定位性能与主要误差因素 误差类型： 与卫星有关的误差：轨道参数误差、卫星钟模型误差 与观测有关的误差：信号传播测量误差 与接收机有关的误差：接收机钟误差、码跟踪环误差 定位性能的衡量：定位精度衰减因子（扩散因子）（DOP） 定义：DOP＝定位误差/定位观测量误差 DOP值越小，定位性能越好 分类：几何精度衰减因子（GDOP）、位置精度衰减因子（PDOP）、水平定位精度衰减因子(HDOP)、垂直定位精度衰减因子(VDOP)、时间精度衰减因子(TDOP) 精度因子的定义式 几何精度衰减因子GDOP： 位置精度衰减因子PDOP: 水平位置精度衰减因子HDOP: 垂直精度衰减因子VDOP: 时间精度衰减因子TDOP： GDOP的计算 步骤一：计算星座矩阵 其中αi βi γi （i＝1、2、3）是用户终端与卫星的连线分别与地固坐标系x、y、z轴三个方向的夹角。 步骤二：计算矩阵的迹： 分析：由GDOP的计算可知，星座结构对定位性能有很大影响 9.6 新一代卫星导航系统 伽利略卫星导航系统（Galileo） 特点： 卫星数量多（30颗），星座可见性好，定位精度高 提供系统导航性能完备性功能 提供的服务： 开放式服务、与生命安全有关的服务、商业服务、公共管制服务 精密导航、高精密导航、本地服务、增强服务 为其他系统提供支持 GPS系统现代化计划 实质：加强GPS对现代战争的支持和民用导航领域的领导地位 方法： 增加GPS卫星发射的信号强度； 增加新的军用码（M码），与民用码分开； 提高抗干扰能力和快速初始化能力； 使用新的技术，阻止敌方使用GPS； 停止SA措施，使民用C/A码的实时定位和导航精度提高3～5倍； 在L2频道上增加第二民用码（C/A码），使民用用户可以有更好的多余观测度，以提高定位精度，并有利于电离层偏差的改正； 增加L5民用频率，提高民用实时定位的精度和导航完善性。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 第九章 卫星定位与导航系统 山东大学 内容： 概述 卫星导航技术基础 低轨卫星定位系统 双静止卫星导航系统 GPS导航系统 新一代卫星导航系统 9.1 概述 卫星导航技术的发展历史 Transit系统（多普勒技术） GPS系统（伪码测距技术、载波相位测距技术） 卫星导航系统提供的服务 定位（SPS，PPS） 导航 授时 通信 9.2 卫