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伪卫星定位技术及其精度分析 江济强 （广东国土资源厅测绘院，广东广州，510500） 摘要：文章介绍了伪卫星定位的主要技术及其工作模式，阐述了其观测的数学模型和当前所 面临的技术难题，并分析了其定位精度和主要的误差来源，提出探讨了削弱误差影响的方法， 以期为该领域的研究提供一些有益新的思路和参考。 关键词：伪卫星定位 工作模式 数学模型 精度分析 1.引言 伪卫星(Pseudolite,PL),是一种可以发射类似导航卫星信号的发射器,它可以固定在地 面上或装载在各种飞机、飞艇等离地面较近的载体上。伪卫星辅助GPS 定位,可以改善用户 的定位精度、可用性和可靠性。伪卫星装置类似于位置可以灵活放置的模拟GPS 卫星,因此 对于在卫星数过少,信号遮挡严重,低仰角等不利观测条件下可以通过改善 GPS 卫星星座结 构,较好的改善GPS 卫星定位精度。在载波相位测量中,由于卫星几何位置的较大改变,可得 到非常好的模糊度参数矩阵,减少模糊度有哪些信誉好的足球投注网站空间,从而使用户能更快地得到模糊度解。采用 伪卫星技术可大幅度地提高垂直方向的定位精度，而且可以独立使用,在不能接收GPS 信号 的环境下,例如:隧道、室内等实现定位导航。伪卫星具有多方面的应用,随着近10 年来伪卫 星技术及GPS 用户设备的发展,伪卫星可广泛应用于增强GPS 系统的可行性、可靠性、完整 性和精确性,如飞机着陆,都市环境下的地面交通导航,变形监测,外星体探测等方面的应用。 2 伪卫星定位的主要技术和工作模式 2.1 伪卫星的硬件设备 伪卫星通常用来泛指所有可以发射类似GPS 信号的电子设备, 目前的伪卫星装置主要是 利用与GPS L1 载波相同的波段加载C/A 码或者P 码进行定位,另外也出现了一些采用双频甚 至多频的伪卫星设备。根据内部工作原理的不同,可以将伪卫星收发器划分为:同步伪卫星收 发器和差分伪卫星收发器两类。普通的伪卫星发射器如果要达到与GPS 卫星时钟同步的目的, 必须外接原子钟或者另外使用GPS 接收机进行精确的GPS 授时,这样使用原子钟以及同步装 置都会使伪卫星设备过于昂贵。而同步伪卫星收发器则只需要使用普通接收机类型的时钟就 可以实现与 GPS 信号的同步，这主要是因为同步伪卫星收发器发射的信号与接收到的 GPS 卫星信号具有相同的频率但却是以不同的码进行调制。而差分伪卫星收发器并不将自身所发 射的信号与接收到的GPS 信号进行同步化的工作,而是在发射伪卫星信号的同时通过数据链 将两种信号(接收到的GPS 信号与自身发射的伪卫星信号)之间的差异发送出去,以便观测和 数据处理时使用。 2.2 伪卫星应用的工作模式 伪卫星技术的应用主要有三种工作模式:基于伪卫星的增强 GPS 系统;完全独立的伪卫 星导航定位系统;基于伪卫星的逆向定位系统。 2.2.1 伪卫星增强GPS 系统 在高楼林立的城市街道、山区峡谷、露天深采矿、高边坡等环境下,可视GPS 卫星数量 受到限制,卫星几何图形分布较差,严重影响到GPS 导航定位的精度,有时甚至无法保证导航 定位的需要。为此,通过在地表附加一定数量的伪卫星,与GPS 组合来进行定位,可在很多方 面增强 GPS 导航定位系统的性能。在可视 GPS 卫星数受到限制的环境下,通过增设伪卫星, 不仅可大为改善卫星的几何图形结构,而且可明显提高整个定位系统的精度、可靠性和完整 性。 2.2.2 独立的伪卫星导航定位系统 完全基于伪卫星的导航定位系统可以在山区峡谷、地下、隧道及室内等环境下进行导航 定位工作,能够克服GPS 技术应用的局限。具有许多GPS 不能比拟的优点：在基于伪卫星技 术的室内,伪卫星信号发生器可设置在地面的任意位置；为获得最佳的定位效果,伪卫星的几 何分布可预先进行设计；在变形监测沉降方降时,整个监测系统只需布设两台接收机和两颗 伪卫星,由于对平面变形监测没有要求,所以,一个双差载波相位观测值就能获得高程变形信 息；伪卫星设备的潜在成本较低,在系统设计方面可考虑更多的伪卫星数；伪卫星播发的频 率可根据特殊应用需要而灵活选择。 2.2.3 基于伪卫星的逆向定位系统 前面两种工作模式中伪卫星是固定不动的,用户通过接收机进行定位,接收机是可以移 动的。基于伪卫星的逆向定位系统则是通过固定接收机,让伪卫星移动来达到用户定位之目 的,该定位系统由4 台以上的接收机,1 台伪卫星参考站和1 台伪卫星用户或移动站所组成。 与 GPS 相对定位的原理相类