GNSS相关知识

1.载波与测距码

GPS卫星发射的信号：载波、测距码、导航电文

1.1载波

可运载调制信号的高频振荡波称为载波

载波承载(调制)了无线电通信中的各类信息，在定位中，即调制了测距码和导航电文等有用信息

GPS卫星所用的三种载波，均位于微波的L波段 （1~2GHZ），由卫星上的原子钟所产生的基准频率f0（f0=10.23MHZ）倍频而成，分别称为：

L1：f1=154*f0 λ1=19.03cm

L2：f2=120*f0 λ2=24.42cm

L5：f5=115*f0 λ5=25.48cm

采用多个频率是为了更好地消除电离层延迟，组成更多的线性组合观测值

1.2测距码

测距码是用于测定从卫星至接收机间的距离的二进制码，GPS卫星定位中所用的为伪随机噪声码(PRN码)，其看似杂乱无章，实质是按照一定规律编排

GPS采用码分多址技术，因此每颗GPS卫星能发送不同的PRN码

码元(比特)

码序列中的每一位二进制数称为一个码元或一个比特

每个码元持续的时间或所对应的距离称为码元宽度

码发生器(或天线)每秒钟所输出的码元个数称为码速率，用’bit/s’ 或’bps’表示

C/A码-粗码

码长很短：1053bit

码元宽度较大：对应距离为293.052m，

测距精度较低：倘若测距精度为一个码元宽度的百分之一，即测距精度只能达到2.93m

C/A码定义了标准定位服务

P码-精码

码长很长：4092bit

码元宽度较小：对应距离为29.3m

测距精度较高：0.29m

P码定义了精密定位服务

2.载波相位测量

由于载波是一种没有任何标记的余弦波，因此接收机接收到的载波相位为不足一周的部分，而在传播过程中的整周数是不确定的，同时整周技术部分还可能因为观测条件而产生跳变

2.1载波相位

载波相位以“周”为单位

时间变化或空间变化都将导致载波相位发生变化

载波相位观测值

进行载波相位观测时，接收机实际上能量测、提供给用户的是如下观测值：

1.跟踪到卫星信号后的首次量测值

实际观测值为不足一整周的部分

2.其余各次观测值

从第二个载波相位观测值开始，实际量测值为 首次测量值(不足一周部分)+整周计数

完整的载波相位观测值由三个部分组成：

整周模糊度N+不足一周部分+整周计数int

观测方程

相较伪距测量，多了一个未知参数：整周模糊度N

同时根据广播星历所求得的卫星钟差改正数也不可再视为已知值，因为其引起的测量误差可超过1m，远大于载波相位测量的误差

有两种方法解决：

1.改用精密卫星星历钟差，并采用适当方法内插

2.将广播星历给的卫星钟差当作初始近似值，在此基础上引入新的钟差参数，平差计算来估计其正确值

单差、双差、三差观测值

单差：接收机间求一次差，站间单差

站间单差可消除卫星钟差参数，同时可以削弱星历误差、大气延迟等误差，在短基线中尤为明显

双差：卫星间求一次差，星间双差