GPS定位系统的原理

GPS采用时间测距导航定位体制。用户接收设备精确测量由系统中4颗卫星发来信号的传播时间,然后完成一组包括4个方程式的模型数学运算,就可算出用户位置的三维坐标以及用户钟与系统时间的误差。

GPS定位系统的原理

用户利用导航卫星所测得的自身地理位置坐标与其真实的地理位置坐标之差称为定位误差,它是卫星导航系统最重要的性能指标。定位精度主要决定于轨道预报精度、导航参数测量精度及其几何放大系数和用户动态特性测量精度。轨道预报精度主要受地球引力场模型影响和其他轨道摄动力影响;导航参数测量精度主要受卫星和用户设备性能、信号在电离层、对流层折射和多路径等误差因素影响,它的几何放大系数由定位期间卫星与用户位置之间的几何关系图形决定;用户的动态特性测量精度是指用户在定位期间的航向、航速和天线高度测量精度。

GPS定位系统的原理

导航定位分二维和三维。二维定位只能确定用户在当地水平面内的经、纬度坐标,三维定位还能给出高度坐标。多普勒导航卫星的均方定位精度在静态时为20~50m(双频)及80~400m(单频)。在动态时,受航速等误差影响较大,定位精度会降低。时间测距导航卫星的三维定位精度可达十几米(军用),粗定位精度在100m左右(民用),测速精度优于0.1m/s,授时精度优于1μs。

卫星导航发展趋势是实现全球连续、实时、高精度导航,降低用户设备价格,建立导航与通信、海空交通管制、授时、搜索营救、大地测量及气象服务等多用途的综合卫星系统。


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