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主讲人张新盈GNSS测量原理
基本原理1北斗一号定位原理2内容安排
基本原理01
基本原理01引子2020年7月31日习近平总书记宣布北斗三号全球导航定位系统正式开通,中国北斗,星耀苍穹。作为中国完全自主研发的定位系统广泛用于各个行业,也是GNSS重要组成部分。如图-1北斗系统。要了解北斗，了解GNSS，首先要了解其导航定位的基本原理。图-1北斗系统
基本原理01基本原理图-2定位原理GNSS定位是以GNSS卫星和用户接收机天线之间的距离（或距离差）观测量为基础，并根据已知的卫星瞬时坐标，来确定用户接收机的点位，即观测站的位置。GNSS定位的实质，即空间距离后方交会。如图-2所示：
基本原理01在待定点P点，有4个独立的卫星距离观测量。在欲确定待定点P的位置，可以在该处安置一台GNSS接收机。如果在某一时刻同时测得了4颗GNSS卫星的距离、、、,则可列出4个观测方程为：
基本原理01式中，，，分别为卫星A、B、C、D在该时刻的空间直角坐标，分别为时刻4颗卫星的钟差。它们均由卫星所广播的卫星星历来提供。VT为接收机钟差，是待求量。求解上列方程，即可得到待定点P的空间直角坐标、VT。四个待求量意味着四个方程，由此可知，至少四颗卫星方能定位。。。
北斗一号定位原理02
北斗一号定位原理021985年4月，中国科学家陈芳允提出：“利用两颗卫星就可以解决地面定位问题”。北斗01星位于东经80度，02星在东经140度，备份星位于110.5度。中国国土，横跨在东经73度40分到东经135度2分30秒（从帕米尔高原乌兹别里山口乌恰县到黑龙江和乌苏里江交汇处）。这三颗星正好30度间隔，均匀分布于祖国的上空，北斗一号有限的定位区域，就是以中国为覆盖核心的。我国成为世界上第三个拥有自主卫星导航定位系统的国家。
北斗一号定位原理02也可以写成如下形式：北斗一号导航定位系统的定位基本原理是空间球面交会测量原理。就是以两颗卫星的已知坐标为圆心，各以测定的本星至用户机的距离为半径，形成两个球面，用户机必然位于这两个球面的交线的圆弧上。中心站电子高程地图库提供的是一个以地心为球心，以球心至地球表面高度为半径的非均匀球面。求解圆弧线与地球表面的交点，并已知目标在北半球，即可获得用户的二维位置。
北斗一号定位原理02也可以写成如下形式：定位过程采用了主动式定位方法，地面中心站通过两颗卫星向用户广播询问信号，根据用户的应答信号，测量并计算出用户到两颗卫星的距离；然后根据地面中心的数字地图，由中心站计算出用户到地心的距离，根据卫星1、卫星2和地面中心站的已知坐标，以及已知用户目标在赤道平面的北侧，中心站便可计算出用户的三维位置，用户的高程则由数字地面高程求出。用户的三维位置由卫星加密后播发给用户。北斗导航定位系统有以下三大功能：快速定位、简短通信、精密授时。
课堂小结1.基本原理：空间距离后方交会。2.北斗一号定位原理：空间球面交会原理
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