O princípio básico doSistema de navegação GPSé medir a distância entre um satélite com posição conhecida e o receptor do usuário e, em seguida, integrar os dados de vários satélites para saber a posição específica do receptor. Para conseguir isso, a posição do satélite pode ser encontrada nas efemérides do satélite de acordo com a hora registrada pelo relógio de bordo. A distância do usuário ao satélite é obtida registrando-se o tempo que o sinal do satélite percorre até o usuário, e depois multiplicando-o pela velocidade da luz (devido à interferência da ionosfera na atmosfera, esta distância não é a real distância entre o usuário e o satélite, mas Pseudo-alcance (PR): Quando os satélites GPS funcionam normalmente, eles continuarão a transmitir mensagens de navegação com códigos pseudo-aleatórios (referidos como pseudocódigos) compostos por símbolos binários 1 e 0. Existem dois tipos de pseudocódigos usados pelos sistemas GPS, a saber: código C/A civil e código P(Y) militar. A frequência do código C/A é 1,023 MHz, o período de repetição é de um milissegundo e o intervalo do código é de 1 microssegundo. , que equivale a 300m; a frequência do código P é de 10,23 MHz e o período de repetição é de 266,4 dias. O intervalo é de 0,1 microssegundos, que equivale a 30m. o desempenho da segurança é melhor A mensagem de navegação inclui efemérides de satélite, condições de trabalho, correção de relógio, correção de atraso ionosférico, correção de refração atmosférica, etc. É demodulado do sinal do satélite e transmitido na frequência portadora com modulação de 50b/s. Cada quadro principal da mensagem de navegação contém 5 subquadros com comprimento de quadro de 6s. Os três primeiros quadros possuem 10 palavras cada; cada Repete-se a cada 30 segundos e é atualizado a cada hora. Os dois últimos quadros têm um total de 15.000b. O conteúdo da mensagem de navegação inclui principalmente códigos de telemetria, códigos de conversão e o primeiro, segundo e terceiro blocos de dados, sendo os mais importantes os dados de efemérides. Quando o usuário receber a mensagem de navegação, extraia a hora do satélite e compare-a com seu próprio relógio para saber a distância entre o satélite e o usuário e, em seguida, use os dados das efemérides do satélite na mensagem de navegação para calcular a posição do satélite durante a transmissão a mensagem. A posição e velocidade do usuário no sistema de coordenadas geodésicas WGS-84 podem ser conhecidas.
Pode-se observar que o papel da parte satélite doSistema de navegação GPSé transmitir continuamente mensagens de navegação. Porém, como o relógio utilizado pelo receptor do usuário e o relógio de bordo do satélite nem sempre podem ser sincronizados, além das coordenadas tridimensionais x, y e z do usuário, a Δt, a diferença horária entre o satélite e o receptor , também é apresentado como um número desconhecido. Em seguida, use 4 equações para resolver essas 4 incógnitas. Portanto, se você quiser saber onde está o receptor, deverá ser capaz de receber pelo menos 4 sinais de satélite.
OReceptor GPSpode receber informações de tempo com precisão ao nível de nanossegundos que podem ser usadas para cronometragem; as efemérides de previsão para prever a posição aproximada do satélite nos próximos meses; as efemérides de transmissão para cálculo das coordenadas do satélite necessárias ao posicionamento, com precisão de alguns metros a dezenas de metros (diferente do satélite, mudando a qualquer momento); eSistema GPSinformações, como o status do satélite.
OReceptor GPSpode medir o código para obter a distância do satélite ao receptor. Por conter o erro do relógio do satélite do receptor e o erro de propagação atmosférica, é chamado de pseudodistância. O pseudofaixa medido para o código 0A é chamado de pseudofaixa do código UA e a precisão é de cerca de 20 metros. O pseudofaixa medido para o código P é chamado de pseudofaixa do código P e a precisão é de cerca de 2 metros.
OReceptor GPSdecodifica o sinal de satélite recebido ou usa outras técnicas para remover a informação modulada na portadora, e então a portadora pode ser restaurada. Estritamente falando, a fase da portadora deve ser chamada de fase da frequência de batimento da portadora, que é a diferença entre a fase da portadora do sinal de satélite recebido afetada pelo deslocamento Doppler e a fase do sinal gerada pela oscilação local do receptor. Geralmente medido na época determinada pelo relógio do receptor e acompanhando o sinal do satélite, o valor da mudança de fase pode ser registrado, mas o valor inicial da fase do receptor e do oscilador do satélite no início da observação é desconhecido. O inteiro de fase da época inicial também é desconhecido, ou seja, a ambigüidade de toda a semana só pode ser resolvida como parâmetro no processamento de dados. A precisão do valor de observação da fase chega a milímetros, mas a premissa é resolver a ambigüidade de toda a circunferência. Portanto, o valor de observação de fase só pode ser usado quando há uma observação relativa e um valor de observação contínua, e a precisão de posicionamento que é melhor que o nível do medidor é apenas observações de fase.
De acordo com o método de posicionamento, o posicionamento GPS é dividido em posicionamento de ponto único e posicionamento relativo (posicionamento diferencial). O posicionamento de ponto único é uma forma de determinar a posição do receptor com base nos dados de observação de um receptor. Ele só pode usar observações de pseudodistância e pode ser usado para navegação aproximada e posicionamento de veículos e navios. O posicionamento relativo (posicionamento diferencial) é um método para determinar a posição relativa entre pontos de observação com base nos dados de observação de mais de dois receptores. Ele pode usar observações de pseudodistância ou observações de fase. Medições geodésicas ou de engenharia devem ser usadas. Use observações de fase para posicionamento relativo.
Observações GPSincluem diferenças de relógio do satélite e do receptor, atraso de propagação atmosférica, efeitos de múltiplos caminhos e outros erros. Eles também são afetados por erros de efemérides de transmissão via satélite durante os cálculos de posicionamento. Os erros mais comuns são causados pelo posicionamento relativo. Cancelamento ou enfraquecimento, portanto a precisão do posicionamento será bastante melhorada. O receptor de dupla frequência pode cancelar a maior parte do erro ionosférico na atmosfera com base nas observações das duas frequências. ), devem ser usados receptores de dupla frequência.
