Il principio fondamentale delSistema di navigazione GPSconsiste nel misurare la distanza tra un satellite con una posizione nota e il ricevitore dell'utente, quindi integrare i dati di più satelliti per conoscere la posizione specifica del ricevitore. A tale scopo è possibile ritrovare la posizione del satellite nelle effemeridi satellitari in base all'ora registrata dall'orologio di bordo. La distanza dall'utente al satellite si ottiene registrando il tempo impiegato dal segnale satellitare per raggiungere l'utente e quindi moltiplicandolo per la velocità della luce (a causa dell'interferenza della ionosfera nell'atmosfera, questa distanza non è quella reale distanza tra l'utente e il satellite, ma Pseudo-range (PR): quando i satelliti GPS funzionano normalmente, continueranno a trasmettere messaggi di navigazione con codici pseudo-casuali (denominati pseudo codici) composti da 1 e 0 simboli binari sono due tipi di pseudo codici utilizzati dai sistemi GPS, vale a dire: codice C/A civile e codice P(Y) militare. La frequenza del codice C/A è 1,023 MHz, il periodo di ripetizione è di un millisecondo e l'intervallo del codice è di 1 microsecondo. , che equivale a 300 m; la frequenza del codice P è 10,23 MHz e il periodo di ripetizione è di 266,4 giorni. L'intervallo è 0,1 microsecondi, che equivale a 30 m. Il codice Y è formato sulla base del codice P le prestazioni di sicurezza sono migliori. Il messaggio di navigazione include effemeridi satellitari, condizioni di lavoro, correzione dell'orologio, correzione del ritardo ionosferico, correzione della rifrazione atmosferica, ecc. Informazioni. Viene demodulato dal segnale satellitare e trasmesso sulla frequenza portante con modulazione 50b/s. Ciascun frame principale del messaggio di navigazione contiene 5 sottoframe con una lunghezza di frame di 6 secondi. I primi tre fotogrammi contengono ciascuno 10 parole; ciascuno Si ripete ogni 30 secondi e viene aggiornato ogni ora. Gli ultimi due frame hanno un totale di 15000b. Il contenuto del messaggio di navigazione comprende principalmente codici di telemetria, codici di conversione e il primo, il secondo e il terzo blocco di dati, il più importante dei quali sono i dati delle effemeridi. Quando l'utente riceve il messaggio di navigazione, estrae l'ora del satellite e confrontala con il proprio orologio per conoscere la distanza tra il satellite e l'utente, quindi utilizza i dati delle effemeridi del satellite nel messaggio di navigazione per calcolare la posizione del satellite durante la trasmissione il messaggio. È possibile conoscere la posizione e la velocità dell'utente nel sistema di coordinate geodetiche WGS-84.
Si può vedere che il ruolo del satellite fa parte delSistema di navigazione GPSè quello di trasmettere continuamente messaggi di navigazione. Tuttavia, poiché l'orologio utilizzato dal ricevitore dell'utente e l'orologio di bordo del satellite non possono sempre essere sincronizzati, oltre alle coordinate tridimensionali dell'utente x, y e z, a Δt, la differenza oraria tra il satellite e il ricevitore , viene anche introdotto come numero sconosciuto. Quindi usa 4 equazioni per risolvere queste 4 incognite. Quindi se vuoi sapere dove si trova il ricevitore, devi essere in grado di ricevere almeno 4 segnali satellitari.
ILRicevitore GPSpuò ricevere informazioni temporali precise al livello del nanosecondo che possono essere utilizzate per il cronometraggio; le effemeridi previsionali per prevedere la posizione approssimativa del satellite nei prossimi mesi; le effemeridi trasmesse per il calcolo delle coordinate satellitari necessarie per il posizionamento, con una precisione da pochi metri a decine di metri (diversa da quella satellitare, che cambia in qualsiasi momento); ESistema GPSinformazioni, come lo stato del satellite.
ILRicevitore GPSpuò misurare il codice per ottenere la distanza dal satellite al ricevitore. Poiché contiene l'errore dell'orologio satellitare del ricevitore e l'errore della propagazione atmosferica, è chiamato pseudointervallo. Lo pseudointervallo misurato per il codice 0A è chiamato pseudointervallo del codice UA e la precisione è di circa 20 metri. Lo pseudointervallo misurato per il codice P è chiamato pseudointervallo del codice P e la precisione è di circa 2 metri.
ILRicevitore GPSdecodifica il segnale satellitare ricevuto o utilizza altre tecniche per rimuovere l'informazione modulata sulla portante, e quindi la portante può essere ripristinata. A rigor di termini, la fase della portante dovrebbe essere chiamata fase della frequenza di battimento della portante, che è la differenza tra la fase della portante del segnale satellitare ricevuto influenzata dallo spostamento Doppler e la fase del segnale generata dall'oscillazione locale del ricevitore. Generalmente misurato nell'epoca determinata dall'orologio del ricevitore e tenendo traccia del segnale del satellite, è possibile registrare il valore della variazione di fase, ma il valore iniziale della fase del ricevitore e dell'oscillatore del satellite all'inizio dell'osservazione è sconosciuto. Anche l'intero della fase dell'epoca iniziale è sconosciuto, cioè l'ambiguità dell'intera settimana può essere risolta solo come parametro nell'elaborazione dei dati. La precisione del valore di osservazione della fase arriva fino al millimetro, ma la premessa è risolvere l'ambiguità dell'intera circonferenza. Pertanto, il valore di osservazione di fase può essere utilizzato solo quando sono presenti un valore di osservazione relativo e un valore di osservazione continua e la precisione di posizionamento migliore rispetto al livello del misuratore è possibile utilizzare solo le osservazioni di fase.
Secondo il metodo di posizionamento, il posizionamento GPS è suddiviso in posizionamento a punto singolo e posizionamento relativo (posizionamento differenziale). Il posizionamento a punto singolo è un modo per determinare la posizione del ricevitore in base ai dati di osservazione di un ricevitore. Può utilizzare solo osservazioni di pseudoraggio e può essere utilizzato per la navigazione approssimativa e il posizionamento di veicoli e navi. Il posizionamento relativo (posizionamento differenziale) è un metodo per determinare la posizione relativa tra i punti di osservazione in base ai dati di osservazione di più di due ricevitori. Può utilizzare osservazioni di pseudorange o osservazioni di fase. Dovrebbero essere utilizzate misurazioni geodetiche o ingegneristiche. Utilizzare le osservazioni di fase per il posizionamento relativo.
Osservazioni GPSincludono differenze di orologio del satellite e del ricevitore, ritardo della propagazione atmosferica, effetti multi-percorso e altri errori. Sono inoltre influenzati dagli errori delle effemeridi della trasmissione satellitare durante i calcoli di posizionamento. Gli errori più comuni sono causati dal posizionamento relativo. Cancellazione o indebolimento, quindi la precisione del posizionamento sarà notevolmente migliorata. Il ricevitore a doppia frequenza può cancellare la maggior parte dell'errore ionosferico nell'atmosfera basandosi sulle osservazioni delle due frequenze. ), dovrebbero essere utilizzati ricevitori a doppia frequenza.
