3.8-3.9伪距、载波相位测量原理

小结载波重建码相关法平方法互相关（交叉相关）技术载波相位测量3.8伪距测量原理测距方法双程测距

用于电磁波测距仪单程测距

用于GPS测距码C/A码P码码相关伪距测量原理码相关法伪距测量是通过调整自相关函数R(t)的值，测定测距码信号由卫星到达测站的传播时间实现的。伪距测量原理当卫星发射的测距码信号经过

t秒传播后到达接收机时，接收机产生一个结构完全相同的复制码序列，并在延时器的控制下不断调整值，直到R(t)=1为止。此时，

t=

，也就是说t可被测定。传输时间

t乘以光速c可以获得卫星到测量站的距离。

t包含卫星钟和接收机钟的不同步误差，因此测量出来的距离叫做伪距。6信号传播时间测距码测距原理①距离测定的基本思路信号（测距码）传播时间的测定信号传播时间的测定测距码测距原理②利用测距码测距的必要条件必须了解测距码的结构利用测距码进行测距的优点易于捕获微弱的卫星信号可提高测距精度便于对系统进行控制和管理（如AS）每颗GPS卫星都采用特定的伪随机噪声码码相关伪距测量特点定位速度快，实时定位精度较高对信号的强度要求不高3.9卫星的载波信号及相位测量原理3.9.1GPS卫星的载波信号3.9.2GPS卫星信号的调制3.9.3GPS卫星信号的解调3.9.4载波相位测量原理GPS卫星的测距码信号和导航电文信号都属于低频信号其中C/A码和P码的数码率分别为1.023Mbit/s与10.23

Mbit/s，而D码(导航电文，又称为数据码)的数码率仅为50bit/s。GPS卫星离地面远达2×104km，其电能又非常紧张，因此很难将上述数码率很低的信号传输到地面。解决这一难题的办法，就是另外发射一种高频信号，并将低频的测距码信号和导航电文信号加载到这一高频信号上，构成一高频的已调波发射给地面。3.9.1GPS卫星的载波信号GPS卫星的基准频率f0由卫星上的原子钟直接产生原子钟的基准频率为10.23MHz卫星信号的所有成分均是该基准频率的倍频或分频3.9卫星的载波信号及相位测量原理3.9.1GPS卫星的载波信号3.9.2GPS卫星信号的调制3.9.3GPS卫星信号的解调3.9.4载波相位测量原理GPS卫星信号的组成部分载波（Carrier）L1L2测距码（RangingCode）C/A码（目前只被调制在L1上）P(Y)码（被分别调制在L1和L2上）卫星（导航）电文（Message）载波作用搭载其它调制信号测距测定多普勒频移类型目前L1–频率：154f0=1575.43MHz；波长：19.03cmL2–频率：120f0=1227.60MHz；波长：24.42cm现代化后增加L5–频率：115f0=1176.45MHz；波长：25.48cm测距码的调制与解调在数字通讯技术中，为了有效地传播信息，一般均将低频信号加载到高频的载波上，这时原低频信号称为调制信号，而加载信号后的载波就称为已调波。GPS信号调制，是采用调相技术实现的。卫星信号的调制模二和运算规则二进制信号：“1”表示二进制“0”，“-1”表示二进制“1”，则3.9卫星的载波信号及相位测量原理3.9.1GPS卫星的载波信号3.9.2GPS卫星信号的调制3.9.3GPS卫星信号的解调3.9.4载波相位测量原理载波相位测量的特点优点：测距精度高，可达0.1mm量级难点：重建载波存在整周数不确定问题存在整周跳变问题重建载波问题的产生调制了测距码和导航电文后，载波将不连续要测定载波相位，必须设法使不连续的载波信号恢复为连续的载波信号重建载波定义：将非连续载波信号恢复成连续载波信号的过程方法：(1)-码相关法(2)-平方法(3)-互相关（交叉相关）技术(补)(4)-Z跟踪技术（补）重建载波将非连续的载波信号恢复成连续的载波信号。载波调制了电文之后变成了非连续的波伪距测量与载波相位测量

码相关法将所接收到的调制信号（卫星信号）与接收机产生的复制码相乘。码相关法码相关法技术要点卫星信号（弱）与接收机信号（强）相乘。特点限制：需要了解码的结构。优点：可获得导航电文，可获得全波长的载波，信号质量好（信噪比高）将所接收到的调制信号（卫星信号）自乘。平方法技术要点卫星信号（弱）自乘。特点优点：无需了解码的结构缺点：无法获得导航电文，所获载波波长为原来波长的一半，信号质量较差（信噪比低，降低了30dB）平方法方法在不同频率的调制信号（卫星信号）进行相关处理，获取两个频率间的伪距差和相位差（3）互相关（交叉相关）技术要点不同频率的卫星信号（弱）进行相关。特点优点：无需了解Y码的结构，可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了27dB）互相关（交叉相关）Z跟踪技术ASP码+W码

Y码W码的码元宽度为Y码的二十倍Z跟踪技术原理将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出的P码进行相关处理技术要点：将卫星信号在一个W码码元内与接收机复制出的P码进行相关处理。在一个W码码元内进行卫星信号（弱）与复制信号（强）进行相关。特点优点：无需了解Y码结构，可测定双频伪距观测值，可获得导航电文，可获得全波波长的载波，信号质量较平方法好（信噪比降低了14dB）（4）Z跟踪3.9卫星的载波信号及相位测量原理3.9.1GPS卫星的载波信号3.9.2GPS卫星信号的调制3.9.3GPS卫星信号的解调3.9.4载