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2011年01月19日 14:17萬盛華科技點(diǎn)擊量：1497
測定衛(wèi)星信號(hào)傳輸時(shí)間的方法
為了避免采用過多的技術(shù)術(shù)語，我們先作一個(gè)不太恰當(dāng)?shù)谋扔鳌Ｎ覀冊(cè)谒幍牡攸c(diǎn)和衛(wèi)星上同時(shí)啟動(dòng)錄音機(jī)來播放“東方紅”樂曲，那么，我們應(yīng)該能聽到一先一后兩支“東方紅”的曲子（實(shí)際上，衛(wèi)星上播放的曲子，我們不可能聽見，只是假想能夠聽到），但一定是不合拍的。為了使兩者合拍，我們延遲啟動(dòng)地上錄音機(jī)的時(shí)間。當(dāng)我們聽到兩支曲子合拍時(shí)，啟動(dòng)錄音機(jī)所延遲的時(shí)間就等于曲子從衛(wèi)星傳送到地上的時(shí)間。當(dāng)然，電波比聲波速度高得多，電波也不能用耳朵來接收。所以，實(shí)際上我們播送的不是“東方紅”樂曲，而是一段叫做偽隨機(jī)碼的二進(jìn)制電碼。延遲GPS接收機(jī)產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼，使與接收到衛(wèi)星傳來的碼字同步，測得的延遲時(shí)間就是衛(wèi)星信號(hào)傳到GPS接收機(jī)的時(shí)間。至此，我們也就解決了測定衛(wèi)星至用戶的距離。當(dāng)然，上面說的都還是十分理想的情況。實(shí)際情況比上面說的要復(fù)雜得多，所以我們還要采取一些對(duì)策。例如：電波傳播的速度，并不總是一個(gè)常數(shù)。在通過電離層中電離子和對(duì)流層中水氣的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生一定的延遲。一般我們這可以根據(jù)監(jiān)測站收集的氣象數(shù)據(jù)，再利用典型的電離層和對(duì)流層模型來進(jìn)行修正。還有，在電波傳送到接收機(jī)天線之前，還會(huì)產(chǎn)生由于各種障礙物與地面折射和反射產(chǎn)生的多徑效應(yīng)。這在設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)時(shí)，要采取相應(yīng)措施。當(dāng)然，這要以提高GPS接收機(jī)的成本為代價(jià)。 原子鐘雖然十分，但也不是一點(diǎn)誤差也沒有。GPS接收機(jī)中的時(shí)鐘，不可能象在衛(wèi)星上那樣，設(shè)置昂貴的原子鐘，所以就利用測定第四顆衛(wèi)星，來校準(zhǔn)GPS接收機(jī)的時(shí)鐘。我們前面提到，每測量三顆衛(wèi)星可以定位一個(gè)點(diǎn)。利用第四顆衛(wèi)星和前面三顆衛(wèi)星的組合，可以測得另一些點(diǎn)。理想情況下，所有測得的點(diǎn)，都應(yīng)該重合。但實(shí)際上，并不*重合。利用這一點(diǎn)，反過來可以校準(zhǔn)GPS接收機(jī)的時(shí)鐘。測定距離時(shí)選用衛(wèi)星的相互幾何位置，對(duì)測定的誤差也不同。為了的定位，可以多測一些衛(wèi)星，選取幾何位置相距較遠(yuǎn)的衛(wèi)星組合，測得誤差要小。在我們提到測量誤差時(shí)，還有一點(diǎn)要提到，就是美國的SA政策。美國政府在GPS設(shè)計(jì)中，計(jì)劃提供兩種服務(wù)。一種為標(biāo)準(zhǔn)定位服務(wù)（SPS），利用粗碼（C/A）定位，精度約為100m，提供給民用。另一種為精密定位服務(wù)（PPS），利用精碼（P碼）定位，精度達(dá)到10m，提供給*和特許民間用戶使用。由于多次試驗(yàn)表明，SPS的定位精度已高于原設(shè)計(jì)，美國政府出于對(duì)自身安全的考慮，對(duì)民用碼進(jìn)行了一種稱為“選擇可用許A（Selective Availability）”的干擾，以確保其軍用系統(tǒng)具有*的有效性。由于SA通過衛(wèi)星在導(dǎo)航電文中隨機(jī)加入了誤差信息，使得民用信號(hào)C/A碼的定位精度降至二維均方根誤差在100米左右。
采用差分GPS技術(shù)（DGPS），可消除以上所提到大部分誤差，以及由于SA所造成的干擾，從而提高衛(wèi)星導(dǎo)航定位的總體精度，使系統(tǒng)誤差達(dá)到10到15米之內(nèi)。
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