《GPS载波相位测量》由会员分享，可在线阅读，更多相关《GPS载波相位测量（6页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、GPS载波相位测量2.1综述GPS测姿定向技术就是利用 GPS接收机对载体（GPS天线的负 载平台）的姿态进行测量。其原理是通过 GPS天线接收机GPS卫星 信号，测量不同天线的相对位置在当地水平坐标系中的表示，并结合天线在载体坐标系中的已知安装关系，确定出载体坐标系相对当地水 平坐标系的姿态。GPS测量技术一般来讲包括以下三类：伪距测量技术、载波相位 测量技术和多普勒测量技术。由于 GPS载波频率高（其两种载波频 率分别为 fL = 1575.42MHz、fk = 1227.6MHz ）、波长短（ 虬=19.05cm、 = 24.45cm），相对于伪距测量而言，载波相位测量具有很高的距离 测
2、量精度（毫米级），并且具有很高的相对定位精度，因而 GPS测姿 通常采用载波相位测量技术。载波相位观测量是测定 GPS接收机所接收的卫星载波信号与接 收机振荡器产生的参考载波信号之间的相位差。载波相位观测量理论上是GPS信号在接收时刻的瞬时载波相位值。但实际上是无法直接 测量出任何信号的瞬时载波相位值，测量接收到的是具有多普勒频移 的载波信号与接收机产生的参考载波信号之间的相位差。GPS信号被接收机接收后，首先进行伪随机码的延时锁定，即实现对卫星信号的 跟踪。一旦跟踪成功，接收机的本地伪随机码就与卫星的伪随机码严 格对齐，给出伪距观测量。之后利用锁相环实现相位的锁定，锁相后 接收机本地信号相位
3、与GPS载波信号相位相同，此时接收机本地信号相位与初始相位的差即为载波相位观测量2.2载波相位测量疋位图2-1载波相位测量示意图Figure 2-1 sketch map of carrier phase measuri ng如图2-1所示，某一卫星s在时刻t发出相位为s的载波信号，经 过一段传输距离，被接收机u接收，此时载波相位为u，在由卫星s至 接收机U传输距离上的相位变化为s - u o - u包括载波相位的整 周数和不足一周的小数部分。测定；- u之后，则卫星s到接收机u的 距离可以表示为：P = *s_*u)=No_A4)其中：为GPS载波信号的波长；N0为载波相位的整周数；-为载
4、波相位中不足一周的小数部分。实际测量中，卫星s发出的载波相位;是无法测量的，因此接收 机振荡器便产生一个与卫星载波信号完全相同的参考信号，该参考信号相位等于载波信号的相位。GPS接收机得到的载波相位实际上就是 接收机接收到的载波信号与本振参考信号的相位差(如图2-2所示)o这一段改一下?图2-2载波相位测量原理示意图Figure 2-1 sketch map of the principle of carrier phase measuring在初始观测时刻t0，测量的相位差：（t）为：很。）=血（t。）*（t ）+ Nus（t。）=人*仇）+N：（t ）式中，u to为在to时刻接收机U的本
5、振参考信号的载波相位值；町to 为接收机u在to时刻所接收到的卫星s的载波信号相位值；N： to为初 始观测时刻to的载波整周数，它是一个待定的未知数，成为初始整周 模糊度，以2二为单位。这一段改一下？初始测量之后，接收机对卫星信号的整周相位变化可以连续进行 测量，如图2-3所示。在to以后的ti，t2，各个时刻，可以测得不足 一周的小数部分，也可以测定的to至任一时刻t时刻的整周数 Nus（t-t ）。图2-3信号的相位测量Figure 2-3 phase measureme nt of the sig nal则接收机u在t时刻观测卫星s，其相位观测量为：U(t 尸亂(t) ：(t )+N：
6、(t to )+ N：(t )在GPS时间系统Tj时刻，接收机接收到卫星于某一时刻Ti发出的 相位事件，该信号的传播延迟时间血=TjT。也就是说，接收机在Tj 时刻所接收到的相位，是卫星在T时刻的相位(或接收机参考信号在 Ti时刻的相位)，即：us Tjs T 二 u T考虑接收机时钟和卫星时钟相对 GPS系统时之间的钟差，有：ti =T +就tj 二Tj 、tj式中，ti和tj分别为卫星时钟和接收机时钟的钟面时刻，根据上面两个式()，可以得到tj时刻载波相位观测量： s、“ Nus式中，t -t。 N： t。为观测时刻整周数。对于卫星和接收机的时钟，其振荡频率稳定良好，所以信号的相 位变化与时间的关系可以表示为：t 进二 t f t式中，f表示频率， 以周2二为单位。根据上两式()，式()可以改写为：考虑传播延迟时间 ： 中包含有电离层和对流层的影响、Fon和几o，则:1 .ion - =troc式中，c为电磁波传播速度，J为接收机到卫星之间的几何距离，带 入式（）可以得到接收机u对卫星s的载波相位测量方程：s fffs卜 P+f6tj- f6ti- 6Pion- 6Ptro+N：ccc
GPS载波相位测量
