El principio básico de lasistema de navegación gpsEs medir la distancia entre un satélite con una posición conocida y el receptor del usuario, y luego integrar los datos de múltiples satélites para conocer la posición específica del receptor. Para lograrlo, la posición del satélite se puede encontrar en las efemérides del satélite según la hora registrada por el reloj de abordo. La distancia del usuario al satélite se obtiene registrando el tiempo que la señal del satélite viaja hasta el usuario, y luego multiplicándolo por la velocidad de la luz (debido a la interferencia de la ionosfera en la atmósfera, esta distancia no es la real distancia entre el usuario y el satélite, pero Pseudorango (PR): cuando los satélites GPS funcionan normalmente, continuarán transmitiendo mensajes de navegación con códigos pseudoaleatorios (denominados pseudocódigos) compuestos de símbolos binarios 1 y 0. Hay dos tipos de pseudocódigos utilizados por los sistemas GPS, a saber: código C/A civil y código P(Y) militar. La frecuencia del código C/A es de 1.023 MHz, el período de repetición es de un milisegundo y el intervalo de código es de 1 microsegundo. , que equivale a 300 m; la frecuencia del código P es 10,23 MHz y el período de repetición es 266,4 días. El intervalo es 0,1 microsegundos, lo que equivale a 30 m. El código Y se forma sobre la base del código P. El rendimiento de seguridad es mejor. El mensaje de navegación incluye efemérides del satélite, condiciones de trabajo, corrección del reloj, corrección del retraso ionosférico, corrección de la refracción atmosférica, etc. Se demodula a partir de la señal del satélite y se transmite en la frecuencia portadora con una modulación de 50 b/s. Cada cuadro principal del mensaje de navegación contiene 5 subcuadros con una longitud de cuadro de 6 s. Los primeros tres cuadros tienen cada uno 10 palabras; cada uno Se repite cada 30 segundos y se actualiza cada hora. Los dos últimos cuadros tienen un total de 15000b. El contenido del mensaje de navegación incluye principalmente códigos de telemetría, códigos de conversión y el primer, segundo y tercer bloque de datos, el más importante de los cuales son los datos de efemérides. Cuando el usuario recibe el mensaje de navegación, extrae la hora del satélite y la compara con su propio reloj para conocer la distancia entre el satélite y el usuario, y luego utiliza los datos de efemérides del satélite en el mensaje de navegación para calcular la posición del satélite al transmitir. el mensaje. Se puede conocer la posición y velocidad del usuario en el sistema de coordenadas geodésicas WGS-84.
Se puede observar que el papel de la parte satélite delsistema de navegación gpses transmitir continuamente mensajes de navegación. Sin embargo, dado que el reloj utilizado por el receptor del usuario y el reloj a bordo del satélite no siempre se pueden sincronizar, además de las coordenadas tridimensionales del usuario x, y y z, a Δt, la diferencia horaria entre el satélite y el receptor , también se presenta como un número desconocido. Luego usa 4 ecuaciones para resolver estas 4 incógnitas. Entonces, si quieres saber dónde está el receptor, debes poder recibir al menos 4 señales de satélite.
ElReceptor GPSpuede recibir información de tiempo con una precisión de nanosegundos que puede usarse para cronometrar; las efemérides previstas para pronosticar la posición aproximada del satélite en los próximos meses; las efemérides transmitidas para calcular las coordenadas satelitales necesarias para el posicionamiento, con una precisión de unos pocos metros a decenas de metros (diferente del satélite, que cambia en cualquier momento); ysistema gpsinformación, como el estado del satélite.
ElReceptor GPSPuede medir el código para obtener la distancia desde el satélite al receptor. Debido a que contiene el error del reloj del satélite del receptor y el error de propagación atmosférica, se denomina pseudorango. El pseudorango medido para el código 0A se llama pseudorango del código UA y la precisión es de aproximadamente 20 metros. El pseudorango medido para el código P se llama pseudorango del código P y la precisión es de aproximadamente 2 metros.
ElReceptor GPSdecodifica la señal del satélite recibida o utiliza otras técnicas para eliminar la información modulada en la portadora, y luego la portadora puede restaurarse. Estrictamente hablando, la fase de la portadora debería denominarse fase de frecuencia de batido de la portadora, que es la diferencia entre la fase de la portadora de la señal del satélite recibida afectada por el desplazamiento Doppler y la fase de la señal generada por la oscilación local del receptor. Generalmente medido en la época determinada por el reloj del receptor y siguiendo la señal del satélite, se puede registrar el valor del cambio de fase, pero se desconoce el valor inicial de la fase del receptor y del oscilador del satélite al comienzo de la observación. También se desconoce el número entero de fase de la época inicial, es decir, la ambigüedad de toda la semana solo se puede resolver como parámetro en el procesamiento de datos. La precisión del valor de observación de fase es de hasta milímetros, pero la premisa es resolver la ambigüedad de toda la circunferencia. Por lo tanto, el valor de observación de fase solo se puede usar cuando hay una observación relativa y un valor de observación continua, y la precisión de posicionamiento que es mejor que el nivel del medidor es solo se pueden usar observaciones de fase.
Según el método de posicionamiento, el posicionamiento GPS se divide en posicionamiento de un solo punto y posicionamiento relativo (posicionamiento diferencial). El posicionamiento de un solo punto es una forma de determinar la posición del receptor en función de los datos de observación de un receptor. Solo puede utilizar observaciones de pseudodistancia y puede utilizarse para navegación aproximada y posicionamiento de vehículos y barcos. El posicionamiento relativo (posicionamiento diferencial) es un método para determinar la posición relativa entre puntos de observación basándose en los datos de observación de más de dos receptores. Puede utilizar observaciones de pseudodistancia u observaciones de fase. Se deben utilizar mediciones geodésicas o de ingeniería. Utilice observaciones de fase para el posicionamiento relativo.
Observaciones GPSincluyen diferencias de reloj del satélite y del receptor, retrasos en la propagación atmosférica, efectos de trayectorias múltiples y otros errores. También se ven afectados por errores de efemérides de transmisión por satélite durante los cálculos de posicionamiento. Los errores más comunes se deben al posicionamiento relativo. Cancelación o debilitamiento, por lo que la precisión del posicionamiento mejorará enormemente. El receptor de doble frecuencia puede cancelar la mayor parte del error ionosférico en la atmósfera basándose en las observaciones de las dos frecuencias. ), se deben utilizar receptores de doble frecuencia.
