卫星导航定位原理定位略图（卫星导航定位系统的工作原理）

卫星定位的基本原理是什么？

根据差分GPS基准站发送的信息方式可将差分GPS定位分为三类，即：位置差分、伪距差分和相位差分。这三类差分方式的工作原理是相同的，即都是由基准站发送改正数，由用户站接收并对其测量结果进行改正，以获得精确的定位结果。所不同的是，发送改正数的具体内容不一样，其差分定位精度也不同。

1. 位置差分原理

这是一种最简单的差分方法，任何一种GPS接收机均可改装和组成这种差分系统。　安装在基准站上的GPS接收机观测4颗卫星后便可进行三维定位，解算出基准站的坐标。由于存在着轨道误差、时钟误差、SA影响、大气影响、多径效应以及其他误差，解算出的坐标与基准站的已知坐标是不一样的，存在一个差值。基准站利用数据链将此改正数发送出去，由用户站接收，并且对其解算的用户站坐标进行改正。

最后得到的改正后的用户坐标已消去了基准站和用户站的共同误差，例如卫星轨道误差、 SA影响、大气影响等，提高了定位精度。以上先决条件是基准站和用户站观测同一组卫星的情况。 位置差分法适用于用户与基准站间距离在100km以内的情况。

2. 伪距差分原理

伪距差分是目前用途最广的一种技术。几乎所有的商用差分GPS接收机均采用这种技术。国际海事无线电委员会推荐的RTCM SC-104也采用了这种技术。

在基准站上的接收机要求得它至可见卫星的距离，并将此计算出的距离与含有误差的测量值加以比较。利用一个α-β滤波器将此差值滤波并求出其偏差。然后将所有卫星的测距误差传输给用户，用户利用此测距误差来改正测量的伪距。最后，用户利用改正后的伪距来解出本身的位置，就可消去公共误差，提高定位精度。

与位置差分相似，伪距差分能将两站公共误差抵消，但随着用户到基准站距离的增加又 出现了系统误差，这种误差用任何差分法都是不能消除的。用户和基准站之间的距离对精度有决定性影响。

3. 载波相位差分原理

载波相位差分技术又称为RTK技术（real time kinematics），是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。它能实时提供观测点的三维坐标，并达到厘米级的高精度。

与伪距差分原理相同，由基准站通过数据链实时将其载波观测量及站坐标信息一同传送给用户站。用户站接收GPS卫星的载波相位与来自基准站的载波相位，并组成相位差分观测值进行实时处理，能实时给出厘米级的定位结果。

实现载波相位差分GPS的方法分为两类：修正法和差分法。前者与伪距差分相同，基准站将载波相位修正量发送给用户站，以改正其载波相位，然后求解坐标。后者将基准站采集的载波相位发送给用户台进行求差解算坐标。前者为准RTK技术，后者为真正的RTK技术。

卫星导航的原理

卫星导航的原理：

多普勒测速定位:“子午仪”卫星导航系统采取这种方法。用户定位设备根据从导航卫星上接收到的信号频率与卫星上发送的信号频率之间的多普勒频移测得多普勒频移曲线，根据这个曲线和卫星轨道参数即可算出用户的位置。

时间测距导航定位：“导航星”全球定位系统采用这种体制。用户接收设备精确测量由系统中 不在同一平面的4颗卫星(为保证结果唯一，4颗卫星不能在同一平面)发来信号的传播时间，然后完成一组包括 4个方程式的模型数学运算，就可算出用户位置的三维坐标以及用户钟与系统时间的误差。

用户利用导航卫星所测得的自身地理位置坐标与其真实的地理位置坐标之差称定位误差，它是卫星导航系统最重要的性能指标。定位精度主要决定于轨道预报精度、导航参数测量精度及其几何放大系数和用户动态特性测量精度。

卫星定位原理？

利用卫星作为参考点，即在卫星位置已知前提下，用户接收卫星信号计算到卫星距离在地面上进行三球交叉测量，从而计算接收器位置，定位方法是测量未知点与已知位置卫星之间的瞬时距离，主要有虚拟距离观测和载波相位观测两种测量方法。

卫星导航的原理是什么？

卫星导航的原理是各导航卫星不断地向地面传送本身随时间变化的精确位置，飞机、轮船等交通工具上的卫星定位接收仪接收到这些信息后，会迅速计算出自身的位置，从而达到导航的目的。

在第一颗人造地球卫星成功发射后不久的1957年底，美国霍普金斯大学应用物理实验室的两名博士用一台无线电接收机接收到前苏联这颗人造卫星发出的无线电信号。他们一位叫吉勒，另一位叫韦芬巴克，都是无线电爱好者。他们发现接收到的无线电波的频率，随着卫星的运动会出现一种“多普勒效应”(即当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象。正如火车朝听者急驶过来时，汽笛声的音调会变高；离听者飞速远去时，汽笛音调变低一样)。由此使他们联想到，可以通过在地面站测量频移来确定卫星的轨道，两人研究出了根据测量的频移数据确定整个卫星轨道的一种算法。这个实验室的另两位博士麦克卢尔和克什纳又进一步设想，如果把编出的程序倒过来使用，那么就可以从卫星已知的准确轨道，计算出地面接收台站的位置，从而形成了卫星导航的概念，即利用卫星的多普勒效应和格林尼治时间来定位，实现导航。

1958年12月，以霍普金斯大学为首的研究卫星导航的小组成立，“子午仪”卫星导航计划开始实施，1964年7月正式交付海军使用，1967年，该系统开始进入民用领域。

北斗卫星导航系统的原理

北斗一号”卫星定位系出用户到第一颗卫星的距离，以及用户到两颗卫星距离之和，从而知道用户处于一个以第一颗卫星为球心的一个球面，和以两颗卫星为焦点的椭球面之间的交线上。另外中心控制系统从存储在计算机内的数字化地形图查寻到用户高程值，又可知道用户出于某一与地球基准椭球面平行的椭球面上。从而中心控制系统可最终计算出用户所在点的三维坐标，这个坐标经加密由出站信号发送给用户。

“北斗一号”的覆盖范围是北纬5°一55°，东经70°一140°之间的心脏地区，上大下小，最宽处在北纬35°左右。其定位精度为水平精度100米(1σ)，设立标校站之后为20米(类似差分状态)。工作频率：2491.75MHz。系统能容纳的用户数为每小时540000户。

“一代‘北斗’只用双星定位，比GPS等投资小、建成快，”范本尧说这是我国国情决定的，也对一代“北斗”的技术路线提出了特殊的要求，“所以我们的定位系统具有自己的特点。”

美国的GPS和俄罗斯的GLONASS，都是使用24颗卫星（GPS还另有3颗备份卫星，GLONASS则因经费问题损失了几颗卫星）组成网络。这些卫星不中断地向地面站发回精确的时间和它们的位置。GPS接收器利用GPS卫星发送的信号确定卫星在太空中的位置，并根据无线电波传送的时间来计算它们间的距离。等计算出至少3～4颗卫星的相对位置后，GPS接收器就可以用三角学来算出自己的位置。每个GPS卫星都有4个高精度的原子钟，同时还有一个实时更新的数据库，记载着其他卫星的现在位置和运行轨迹。当GPS接收器确定了一个卫星的位置时，它可以下载其他所有卫星的位置信息，这有助于它更快地得到所需的其他卫星的信息。

“1983年，‘两弹一星’功勋奖章获得者陈芳允院士和合作者提出利用两颗同步定点卫星进行定位导航的设想，经过分析和初步实地试验，证明效果良好，”中国计量科学研究院的黄秉英研究员说，这一系统被称为“双星定位系统”。

一代“北斗”采用的基本技术路线最初来自于陈芳允先生的“双星定位”设想，正式立项是在1994年。北斗卫星导航系统由空间卫星、地面控制中心站和用户终端等3部分即可完成定位。一代“北斗”与GPS系统不同，对所有用户位置的计算不是在卫星上进行，而是在地面中心站完成的。因此，地面中心站可以保留全部北斗用户的位置及时间信息，并负责整个系统的监控管理。

有源无源是关键不同点

“一代‘北斗’采用的是有源定位，GPS和GLONASS等都是无源定位，”范本尧说，“这是它们质上的不同点。”

所谓有源定位就用户需要通过地面中心站联系及地面中心站的传输，通讯就不必通过其他的通讯卫星了，一星多用符合我国国情。GPS和GLONASS没有设计通讯功能，主要原因就在于不需要地面站中转服务的无源定位不能提供通讯服务。

北斗卫星的定位原理是什么？有哪些难度呢？

其实北斗卫星定位的原理是通过一些卫星的距离计算出用户的距离进行定位的。我们要知道用户到卫星之间的距离之和，这个时候就要知道第1颗卫星在球心的一个球面，这个时候会有两颗卫星为一个交点，在一个为椭圆球面的平面之上，形成一个交线，这个时候就能计算出用户的所在位置。而且中间会有一些中心控制系统，会有一些存储在计算机内的素质这个时候进行一个地图的查找，就可以将用户的位置准确的计算出来，也可以知道用户在某一地点与地球的一个焦点。所以这个时候通过中心控制系统，可最终计算出用户所在点的三维坐标，根据这个坐标系就可以发送信号给用户，用户就能查找到他自己所在位置。