Het basisprincipe van deGPS-navigatiesysteemis het meten van de afstand tussen een satelliet met een bekende positie en de ontvanger van de gebruiker, en vervolgens de gegevens van meerdere satellieten integreren om de specifieke positie van de ontvanger te kennen. Om dit te bereiken kan de positie van de satelliet in de satelliet-efemeride worden gevonden op basis van de tijd die is geregistreerd door de ingebouwde klok. De afstand van de gebruiker tot de satelliet wordt verkregen door de tijd vast te leggen die het satellietsignaal naar de gebruiker aflegt, en deze vervolgens te vermenigvuldigen met de lichtsnelheid (vanwege de interferentie van de ionosfeer in de atmosfeer is deze afstand niet de werkelijke afstand). afstand tussen de gebruiker en de satelliet, maar Pseudo-bereik (PR): Wanneer GPS-satellieten normaal werken, blijven ze navigatieberichten verzenden met pseudo-willekeurige codes (ook wel pseudo-codes genoemd) die zijn samengesteld uit binaire symbolen 1 en 0 Er zijn twee soorten pseudocodes die door GPS-systemen worden gebruikt, namelijk: Civiele C/A-code en militaire P(Y)-code. De frequentie van de C/A-code is 1,023 MHz, de herhalingsperiode is één milliseconde en het code-interval is 1 microseconde. , wat overeenkomt met 300 m; de P-codefrequentie is 10,23 MHz en de herhalingsperiode is 0,1 microseconden, wat overeenkomt met 30 m de beveiligingsprestaties zijn beter. Het navigatiebericht omvat satelliet-efemeride, werkomstandigheden, klokcorrectie, ionosferische vertragingscorrectie, atmosferische refractiecorrectie, enz. Informatie. Het wordt gedemoduleerd uit het satellietsignaal en verzonden op de draaggolffrequentie met modulatie van 50 b/s. Elk hoofdframe van het navigatiebericht bevat 5 subframes met een framelengte van 6s. De eerste drie frames hebben elk 10 woorden; elke Het wordt elke 30 seconden herhaald en wordt elk uur bijgewerkt. De laatste twee frames hebben in totaal 15000b. De inhoud van het navigatiebericht omvat voornamelijk telemetriecodes, conversiecodes en de eerste, tweede en derde datablokken, waarvan de belangrijkste efemeridegegevens zijn. Wanneer de gebruiker het navigatiebericht ontvangt, extraheert u de satelliettijd en vergelijkt u deze met zijn eigen klok om de afstand tussen de satelliet en de gebruiker te kennen, en gebruikt u vervolgens de efemeridegegevens van de satelliet in het navigatiebericht om de positie van de satelliet te berekenen tijdens het verzenden de boodschap. De positie en snelheid van de gebruiker in het geodetische coördinatensysteem WGS-84 kunnen bekend zijn.
Het is duidelijk dat de rol van het satellietgedeelte van deGPS-navigatiesysteemis het voortdurend verzenden van navigatieberichten. Omdat de klok die door de ontvanger van de gebruiker wordt gebruikt en de klok aan boord van de satelliet echter niet altijd kunnen worden gesynchroniseerd, kan naast de driedimensionale coördinaten x, y en z van de gebruiker ook a Δt, het tijdsverschil tussen de satelliet en de ontvanger, worden gesynchroniseerd. , wordt ook geïntroduceerd als een onbekend nummer. Gebruik vervolgens 4 vergelijkingen om deze 4 onbekenden op te lossen. Als je dus wilt weten waar de ontvanger zich bevindt, moet je minimaal 4 satellietsignalen kunnen ontvangen.
DeGPS-ontvangerkan tijdinformatie ontvangen die nauwkeurig is tot op het nanosecondeniveau en die kan worden gebruikt voor timing; de voorspelde efemeride voor het voorspellen van de geschatte positie van de satelliet in de komende maanden; de uitgezonden efemeride voor het berekenen van de satellietcoördinaten die nodig zijn voor positionering, met een nauwkeurigheid van enkele meters tot tientallen meters (anders dan satelliet, verandert op elk moment); EnGPS-systeeminformatie, zoals de satellietstatus.
DeGPS-ontvangerkan de code meten om de afstand van de satelliet tot de ontvanger te bepalen. Omdat het de fout van de satellietklok van de ontvanger en de atmosferische voortplantingsfout bevat, wordt het een pseudobereik genoemd. Het pseudobereik dat voor de 0A-code wordt gemeten, wordt het pseudobereik van de UA-code genoemd en de nauwkeurigheid bedraagt ongeveer 20 meter. Het pseudobereik dat voor de P-code wordt gemeten, wordt het P-code-pseudobereik genoemd en de nauwkeurigheid bedraagt ongeveer 2 meter.
DeGPS-ontvangerdecodeert het ontvangen satellietsignaal of gebruikt andere technieken om de op de draaggolf gemoduleerde informatie te verwijderen, waarna de draaggolf kan worden hersteld. Strikt genomen zou de draaggolffase de draaggolfslagfrequentiefase moeten worden genoemd, wat het verschil is tussen de ontvangen satellietsignaaldraaggolffase die wordt beïnvloed door de Dopplerverschuiving en de signaalfase die wordt gegenereerd door de lokale oscillatie van de ontvanger. Over het algemeen gemeten op de tijd die wordt bepaald door de ontvangerklok en waarbij het satellietsignaal wordt gevolgd, kan de faseveranderingswaarde worden geregistreerd, maar de initiële waarde van de fase van de ontvanger en de satellietoscillator aan het begin van de waarneming is onbekend. Het gehele fase-getal van het initiële tijdperk is ook onbekend, dat wil zeggen dat de dubbelzinnigheid van de hele week alleen kan worden opgelost als een parameter bij de gegevensverwerking. De nauwkeurigheid van de fasewaarnemingswaarde is zo hoog als millimeters, maar het uitgangspunt is om de dubbelzinnigheid van de gehele omtrek op te lossen. Daarom kan de fasewaarnemingswaarde alleen worden gebruikt als er sprake is van een relatieve waarneming en een continue waarnemingswaarde, en de positioneringsnauwkeurigheid die beter is dan het meterniveau. Alleen fasewaarnemingen kunnen worden gebruikt.
Volgens de positioneringsmethode is GPS-positionering onderverdeeld in positionering op één punt en relatieve positionering (differentiële positionering). Single-point positionering is een manier om de positie van de ontvanger te bepalen op basis van de observatiegegevens van een ontvanger. Het kan alleen pseudo-afstandswaarnemingen gebruiken en kan worden gebruikt voor ruwe navigatie en positionering van voertuigen en schepen. Relatieve positionering (differentiële positionering) is een methode om de relatieve positie tussen observatiepunten te bepalen op basis van de observatiegegevens van meer dan twee ontvangers. Het kan pseudo-bereikwaarnemingen of fasewaarnemingen gebruiken. Er moeten geodetische of technische metingen worden gebruikt. Gebruik fasewaarnemingen voor relatieve positionering.
GPS-waarnemingenomvatten klokverschillen tussen satellieten en ontvangers, vertraging in de atmosferische voortplanting, multi-path-effecten en andere fouten. Ze worden ook beïnvloed door efemeride fouten in satellietuitzendingen tijdens positioneringsberekeningen. De meest voorkomende fouten worden veroorzaakt door relatieve positionering. Annulering of verzwakking, zodat de positioneringsnauwkeurigheid aanzienlijk wordt verbeterd. De ontvanger met dubbele frequentie kan het grootste deel van de ionosferische fout in de atmosfeer opheffen op basis van de waarnemingen van de twee frequenties. ), moeten ontvangers met dubbele frequentie worden gebruikt.
