如何利用接收机测定GPS卫星距离：载波相位测量

载波相位测量是利用接收机测定GPS卫星自发送信号时刻到接收机收到该信号L1载波(或L2)的相位变化数,来求卫星至测站的距离。如图5-6所示,设在t0时刻(也称历元t0),某颗工作卫星发射的载波信号到达接收机的相位移为2πN0+Δφ,则该卫星至接收机的距离为

图5-6　载波相位测量

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式中:N0为整周数；Δφ为不足一周期的小数部分；λ为载波波长。

当对卫星进行连续跟踪观测时,由于接收机内有多普勒计数器,只要卫星信号不失锁,N0就不变,故在tk时刻(历元tk),该卫星发射的载波信号到达接收机的相位移变成2πN0+intφ+Δφk,式中的intφ为t0时刻到tk时刻变化的整周数,由接收机内的多普勒计数器自动累计求出。在进行载波相位测量时,仪器实际能测出的只是不足一整周的部分Δφ。因为载波只是一种单纯的余弦波,不带有任何识别标志,所以无法知道正在测量的是第几周的信号。于是在载波信号测量中便出现了一个整周未知数(又称整周模糊度N0),确定N0的方法主要有伪距法、整周数作为未知数参与平差法和三差法(又称为多普勒法),通过解算出N0后,就能求得卫星至接收机的距离。

对载波进行相位测量,由于载波的波长(λ1=19cm,λ2=24cm)比测距码波长短很多,因此,就可以获得很高的测距精度。实时单点定位,各坐标分量精度在0.1～0.3m。