gps测量基础知识(编辑修改稿)

gps测量基础知识(编辑修改稿)内容摘要：

层干扰和影响，而且在主控站附近常会出现盲区，收不到信号。 它的优点是通信设备低廉，集成度高。 3）差分 GPS的远程数据通信 差分 GPS 的远程数据通信往往采用星基的差分数据播发站，例如可以采用 HF 和卫星通讯。 卫星通信中 的 Inmarsat 系统和公共电话网相联，也和 Inter 网相联，具有 64kb/s 的传输速率，是一种比较理想的远程数据通信网络，但价格比较昂贵。 伪卫星方案 一、概述 传统的差分 GPS 的组成包括一个位置已知的固定监测站，它实时接收 GPS 信号并确定出测距误差，把此误差作为改正数提供给本地用户，用户则用此改正自己测得的伪距，使计算出的位置精度更高。 这样，采用适当的设备就能使监测站附近几百公里范围内的定位精度提高到 5m。 除了获得较好的定位精度外，通过对 GPS 信号的监测改正，差分 GPS还能提高导航的可靠性，甚至当 GPS卫星显示不健康信号时仍能工作。 由于基准站在卫星测距信号无法校正时，能立刻通知用户，所以改进了系统的完整性。 但是，不管差分 GPS 如何提高导航精度、可靠性和完善性，也不能克服掉由于卫星星座几何图形不佳而造成的缺陷。 18 颗卫星的配置方案使这一缺陷更加突出。 21+3 颗卫星的配置方案弥补了这一缺陷。 现在正在运行着的 26颗卫星，已完全消除了这一缺陷。 现在正在运行着的26 颗卫星，已完全消除了这一缺陷。 但是，将来 BLOCK 1 型试验卫星寿命终结， GPS 卫星保持着 21+3 的 配置方案运行。 一旦有一颗卫星发生故障，或者由于某种原因接收不到 GPS 信号，几何配置不当的缺陷仍会存在。 为了保证 GPS 在一些特定地区为特殊用途时的精确性和可靠性， SC104分会提出了伪卫星的概念，即在该地区建立类似于 GPS 卫星的固定基准站，行使 GPS 和基准站的功能。 从本质上看，伪卫星仅仅是差分 GPS应用的特殊方案。 因此伪卫星电文格式也和其他差分 GPS 的电文格式一样。 下图为伪卫星系统配置图。 监测站接收所有可见的 GPS 卫星信号和伪卫星信号，并把它们和已知监测站位置及伪卫星天线位置进行 比较。 监测站控制伪卫星发射并提供差分 GPS电文。 因为伪卫星是精确地在 GPS L1频率 ，所以 GPS 用户设备可以同时接收GPS 信号和伪卫星信号。 概括起来，利用伪卫星系统具有下列优点： 1. 根据国际和美国无线电管理的规定， 1559～ 1610MHZ 频段用于航空导航与天线电卫星导航。 GPS 采用了其中一个频率 ，而伪卫星仍选用这一频率。 所以， GPS 用户设备可同时接收 GPS 信号和伪卫星信号，不必再设置另一套接收差分 GPS 基准站信号的设备。 2. 由于伪卫星信号处相在 GPS 时间中是被精确确定的，所以用户设备能从伪卫星获得一个附加的伪距测量，这样就增大了卫星覆盖面积，改善了导航几何配置。 结果，即使某个卫星工作不健康或其他原因造成卫星几何配置不良，仍能获得优良的导航性能。 3. 差分 GPS 伪卫星体制比传统体制所需费用要少，因为它不需要单独的接收设备。 天线前置放大器等部分是与 GPS 接收机相同的。 对用户来说，没有增加更多的负担。 4. 在伪卫星作用范围内，伪卫星能提供许多比利用传统差分 GPS 或普通 GPS 更多的导航功能。 特别是通过伪卫星能减少或限制高度误差，能为飞机（包括直升飞机）提供非精密进 场能力。 5. 利用 GPS 的非精密进场并不限定在直线段，飞机不是跟踪一个窄波信号波束。 对于从任何航线进场的飞机都能把位置计算并显示出来，这对于复杂地形非常有用，因为它允许在任何需要的时候都可以改变进场航线，而不影响地面设备的安装和运行。 二、方案设计 设计伪卫星信号结构的一个重要问题是对 GPS 卫星信号的干扰问题。 假如用户在距伪卫星 50km 处，伪卫星信号与 GPS卫星信号一样强，那麽当用户靠近伪卫星只有 50m 时，则此伪卫星信号将比 GPS卫星信号强 60dB。 因此伪卫星的信号结构设计要解决这种远 近效应问题。 即在最大范围内能提供足够强的伪卫星信号，又能在距伪卫星很近时不干扰 GPS 卫星信号。 这样要求设计的接收机动态范围至少在 60dB以上。 要达到 60dB 的动态范围，有三种方法可供选择。 — 码分多址技术 利用不同 C/A码进行码间互相关，只能分离 25dB，因此还剩下 35dB必须考虑采用其他手段。 如果要应用伪随机码来分离这 60dB,则必须使此码率比 C/A 码率提高若干倍 ,以降低伪卫星信号对可接收值的噪声电平 .根据不同的假定和试验 ,此码率必须达到 25～ 50MHZ,并具有类似的带宽 . 但是 ,现在 GPS 的 带宽是 30MHZ,所以现有的 GPS接收机是无法达到的。 解决这个问题的另一条途径是提高码元的码率 .但这在硬件上也存在着困难 .这种技术将减少 GPS 信号的兼容性 ,而且显著增加接收机的成本 .因此 ,利用一种新码来解决远 近效应似乎是不现实的。 — 频率偏值技术 使伪卫星信号偏离标称值 约 10～ 20MHZ。 这样可隔离正常码的 25dB。 下表示出了干扰衰减与频率分离的关系。