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GPS屬于被動(dòng)式導(dǎo)航系統(tǒng),在被動(dòng)式測距系統(tǒng)中,用戶天線只需要接收來自這些的導(dǎo)航定位信號(hào),從而就可測得用戶天線至的距離或距離差。GPS接收機(jī)將重建載波與接收機(jī)內(nèi)由振蕩器產(chǎn)生的本振信號(hào)通過相位計(jì)比相,即可得到相位差。這種發(fā)送和接收測距信號(hào)位于同一個(gè)地方的測距原理,稱為主動(dòng)測距。用它所測得的站星距離和已知的在軌位置,也可推算出用戶現(xiàn)時(shí)的三維位置。這種基于主動(dòng)測距原理的定位,稱為主動(dòng)定位。
載波相位測量是測定GPS載波信號(hào)到接收機(jī)天線之間的相位延遲。GPS載波上調(diào)制了測距碼和導(dǎo)航電文,接收機(jī)接收到信號(hào)后,先將載波上的測距碼和電文去掉,重新獲得載波,稱為重建載波。GPS的前身是1958年美國軍方研制的一種子午儀( Transit)定位系統(tǒng),1964年正式投入使用,該系統(tǒng)用5-6顆組成的星網(wǎng)工作,每天繞過地球13圈,并且無法給出高度信息,在定位精度方面也不盡如人意。GPS自問世以來,就以其高精度、全天候、覆蓋、方便靈活吸引了眾多用戶。GPS不僅是汽車的守護(hù)神,同時(shí)也是物流行業(yè)管理的智多星。
用戶則用GPS接收機(jī)來測定從接收機(jī)至GPS的距離,并根據(jù)星歷所給出的觀測瞬間在空間的位置等信息求出自己的三維位置、三維運(yùn)動(dòng)速度和鐘差等參數(shù)?,F(xiàn)代測距實(shí)質(zhì)上是使用無線電信號(hào)測量其傳播時(shí)間來推算距離??梢詼y量往返傳播延遲,也可以測量單程傳播延遲。往返傳播測距即主動(dòng)測距,要求與用戶均具備收發(fā)能力。偽距法單點(diǎn)定位,就是利用GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測定與4顆以上GPS的偽距,及從導(dǎo)航電文中獲得的瞬時(shí)坐標(biāo),采用距離交會(huì)法求出天線在WGS-84坐標(biāo)系中的三維坐標(biāo)。
流動(dòng)站利用校正值對自己的GPS觀測值進(jìn)行修正,以消除上述誤差,從而提高實(shí)時(shí)定位精度。GPS動(dòng)態(tài)差分方法有多種,主要有位置差分、偽距差分( RTD)、載波相位實(shí)時(shí)差分(RTK)和廣域差分等。定位系統(tǒng)由以下三個(gè)部分組成:空間部分(GPS)、地面監(jiān)控部分和用戶部分。GPS可連續(xù)向用戶播發(fā)用于進(jìn)行導(dǎo)航定位的測距信號(hào)和導(dǎo)航電文,并接收來自地面監(jiān)控系統(tǒng)的各種信息和命令以維持系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。偽距測量就是測定到接收機(jī)的距離,即由發(fā)射的測距碼信號(hào)到達(dá)GPS接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速所得的距離。