全球定位系统定位原理是什么全球定位系统应用领域介绍【详解】( 二 ) _卫星

GPS卫星发送的导航定位信号，是一种可供无数用户共享的信息资源。对于陆地、海洋和空间的广大用户，只要用户拥有能够接收、跟踪、变换和测量GPS信号的接收设备，即GPS信号接收机。可以在任何时候用GPS信号进行导航定位测量。根据使用目的的不同，用户要求的GPS信号接收机也各有差异。目前世界上已有几十家工厂生产GPS接收机，产品也有几百种。这些产品可以按照原理、用途、功能等来分类。
3.定位原理
按定位方式，GPS定位分为单点定位和相对定位(差分定位) 。单点定位就是根据一台接收机的观测数据来确定接收机位置的方式，它只能采用伪距观测量，可用于车船等的概略导航定位。相对定位(差分定位)是根据两台以上接收机的观测数据来确定观测点之间的相对位置的方法，它既可采用伪距观测量也可采用相位观测量，大地测量或工程测量均应采用相位观测值进行相对定位。
在GPS观测量中包含了卫星和接收机的钟差、大气传播延迟、多路径效应等误差，在定位计算时还要受到卫星广播星历误差的影响，在进行相对定位时大部分公共误差被抵消或削弱，因此定位精度将大大提高，双频接收机可以根据两个频率的观测量抵消大气中电离层误差的主要部分，在精度要求高，接收机间距离较远时(大气有明显差别)，应选用双频接收机。
由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置(X,Y,Z) 。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。
事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。
由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS(DGPS)技术，建立基准站(差分台)进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。
(1)伪距法：一般民用导航使用
GPS接收机根据接收所选卫星发来得导航信息和星钟校正参数的时间，能算出接收机到卫星的"距离"如果测量到三颗卫星的"距离"：，则分别以三颗卫星发射时刻的卫星位置(按发射的星历参数确定)为中心，根据测得的"距离"画出三个球，其交点便是用户的三维位置。
但是由于接收机的本机钟对星载原子钟存在偏差，上面所测的"距离"并不能代表卫星到接收机的真实距离。人们把这种距离称做"伪距离"(简称伪距)，伪距法由此得来,对第I颗星来说，伪距RI的表达式为：RI=Ri+c△tai+c(△tui-△tsi) 式中：Ri ---真距，c---光速，△tai---信号传播延时，△tui---用户钟相对于GPS时间的偏差，△tsi---卫星钟相对于GPS时间的偏差。
正因为用户钟与GPS时间不能精确同步，故每次测量总会有一个固定的偏差，这种偏差使定位产生不定性。如果我们再测量一个到第四颗卫星的伪距，则这时由用户钟偏差造成的定位不定性就产生一个由四个相交球面所围成的误差体积。我们从每个伪距测量中加上或减去这个固定值就消去了该固定体积，结果得到四个球面相交与一点，这就是用户的三维位置。实际上，这只要观测至四颗卫星的伪距并接收卫星的导航信息，解算四个方程就可得到。这种方法主要用于实时导航