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什么是钟某某?钟某某有什么特性?卫星钟某某与接收机有什么处理方式?
钟某某,在GPS定位系统中是一个非常重要的概念,它直接影响到GPS定位系统的精度。
我们知道在地球上每一个实体都有三维坐标,从理论上讲三维坐标(x,y,z)三个未知数求解需要三个方程,这三个方程是立体几何里面学的,三个方向上的坐标差的平方和再开方就是直线距离了。当然想到的就是三个卫星确定三个方程了。
但是事实并非如此,这个距离(d)是通过计算光在空间传输的时间来计算的,这就需要非常准确的时间了,在我们的接收设备中不可能投资很大(估计至少几万吧!)太浪费了,由此想到钟某某的概念,就是我们的设备与标准的卫星的时钟某某了。这个时钟某某是未知的,所以为了确定时钟某某,我们定位是实际上是需要4颗卫星。
方程的改进就是将根据时间差求的的距离(d)减去因钟某某带来的误差C*(Vti—Vt0)。这样就可以实现GPS精确定位了。
如图所示:
假设t时刻在地面待测点上安置GPS接收机,可以测定GPS信号到达接收机的时间△t,再加上接收机所接收到的卫星星历等其它数据可以确定以下四个方程式:
???? 上述四个方程式中x、y、z为待测点坐标,Vto为接收机的钟某某为未知参数,其中di=c△ti,(i=1、2、3、4),di分别为卫星i到接收机之间的距离,△ti 分别为卫星i的信号到达接收机所经历的时间,xi 、yi 、zi为卫星i在t时刻的空间直角坐标,Vti为卫星钟的钟某某,c为光速。
由以上四个方程即可解算出待测点的坐标x、y、z 和接收机的钟某某Vto。
这时候就有人说了,干嘛要四颗卫星呢,三颗不就够了吗?想想还蛮有道理的,三个球面,交汇于一点,不就可以定出接收机所在的位置了吗?但是实际上,GPS接收器在仅接收到三颗卫星的有效信号的情况下只能确定二维坐标即经度和纬度,只有收到四颗或四颗以上的有效GPS卫星信号时,才能完成包含高度的3D定位。这是为什么呢?
原来,大家忽略了一件事情,那就是时间。先来看一颗卫星,它在一个规定的时间发送一组信号到地面,比如说每天8:00整开始发送一组信号,如果地面接收机就在8点零2秒收到了这一组信号,那么就是说信号从卫星到接收机的距离是电波花2秒能够跑到的距离,由于这颗卫星的位置和电波的速度已知,那么就可以肯定接收机就在以卫星为球心的一个球面上,那么再多测2个卫星的距离,就可以得到3个空间球,3个空间球的焦点只有2个,那么逻辑排出一个不在地球表面的,剩下的就是接收机的位置。这就是我们所想象的三颗卫星可以定位的情形。但是,这只是假象的情况,卫星和接收机的距离如此之近,以至于卫星和接收机的时钟必须完全同步和准确,否则距离偏差会很大。实际上,如果接收机这端不配备一个挮原子钟的话,定出来的位置肯定差了个十万八千里。挮原子钟的价格我也不太清楚,反正肯定是比你坐的汽车要贵了。所以,由于时间需要校准,这就需要四颗卫星。可以从方程里看到,时间都不是绝对时间,都是以卫星之间的钟某某来计量的
卫星钟,是用卫星上的信号作为统一的时间标准来定义的一种时间计时装置。
对一个卫星来说,由于在不同的接收地点,卫星信号的传输距离是不一样的,所以我们就容易理解了,电磁波跑得再快,也是有限的。对于同一个速度,距离和时间是成正比的,距离远自然用时长,信号在传输过程中,时间在一点儿点儿过去,而电磁波所携带的时间信号却不能随之改变,到达接收点,自然就跟实际的时间有一个差值,而这个差值,又随着接收点的地理位置不同和不同的接收设备而存在不同的信号处理差别,自然就存在不同的时间差了。
卫星钟的钟某某包括由钟某某、频偏、频漂 内容过长,仅展示头部和尾部部分文字预览,全文请查看图片预览。 的频率f2=1227.6MHZ。GPS卫星在发射信号时,两种频率的信号将沿着同一路径传播到达接收机,利用电离层色散效应,根据双频观测可以得到信号在传播过程中电离层延迟大小。
GPS系统的硬件延迟是利用双频GPS观测值估计电离层延迟的一个关键问题,通常认为GPS卫星所发射的双频信号到达接收机是严格同步的,但实际上双频信号在发射时间上存在差异,这种差异称为卫星L1/L2信号延迟误差。同样,对于GPS接收机来说,接收L1,L2信号也存在信号延迟偏差(因为L1,L2信号必须在接收机中通过不同的硬件和电子线路),称为接收机信号延迟偏差。卫星和接收机信号延迟偏差之和又称为GPS硬件延迟误差。
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