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沃瑞特揭秘什么是GPS双频定位技术?

日期:2019-11-18

  一、民用GPS信号的开放历史
  1994年,GPS全面投入使用,民用信号使用单频C/A码L1(频率1575.42 MHz),并带有附加的可用性阻止(SA),定位精度约为100 m,同步精度约为340纳秒。
  2000年5月1日,美国政府。 UU。宣布取消GPS的SA干扰技术。民用信号定位服务的精度提高到20 m,时间精度提高到40 ns。
  近年来,为进一步增强GPS在全球民用导航市场的竞争力,美国政府提出了新的要求。 UU。它已决定对民用GPS信号进行重要调整,引入了三个新的民用信号L2C和L1C,L5。其中,L2C首次投入使用。 2005年9月发射的Block IIR-M 2012卫星首次播出; L5在2007年推出的Block IIF仅被使用; L1C后来出现了,后来随着GPS III一代得到了改进。内容最终将取代现有的L1 C/A信号。
  使用Block II/IIA/tIR卫星传输的第一代民用信号是在L1载波上传输的单频C/A码。频带范围L1为1575.42 MHz±1.023 MHz。
  第二代民用信号是使用Block IIR向M卫星发送的,它不仅包括第一代民用信号,而且还向载波L2添加了L2C信号。 L2频段的范围是1227.60MHz±1.023MHz,这在早期是专门针对军队的。
  第三代民用信号是使用Block IIF卫星发送的,该卫星添加了L5载波以根据第二代民用信号发送L5民用信号。频带范围L5为1176.45 MHz±1.023 MHz。
  第四代民用信号是使用III座卫星发送的。在第三代民用信号的基础上,改进了载体L1上的民用信号,并使用新的L1C替代了L1上的原始民用信号。
  二、什么是GPS双频定位?
  如前所述,GPS信号的工作频率分为几个频段,例如L1,L2和L5:
  频段L1:1575.42MHz±1.023MHz
  L2频段:1227.60MHz±1.023MHz
  L5频段:1176.45MHz±1.023MHz
  过去,GPS定位是使用L1频段执行的,这是一种独特的频率定位方法。目前,GPS芯片使用L1 + L5频段进行定位,这被称为多频定位技术。例如,Broadcom BCM47755芯片声明它支持多个频率L1和L5。定位:请记住,还有一个双星定位(GNSS)的概念,并且GPS双频定位并不是一个完整的事件,我们过去已经讨论过。
  三、双GPS频率定位,提高精度
  高码率可以提高准确性
  L1的编码率很低,每个编码所花费的时间约为10乘以6秒。当然,这些信号以光速传输,即三倍乘以十的三次方,那么时间乘以光速大约为300米。 L5的编码率是L1的十倍,并且每个编码所花的时间比L1小十倍,成为第七个负功率10。乘以光速约为30米。当然,这是卫星的分辨率。如果同时使用多颗卫星,并且将许多卫星的照明范围作为相交点,则L1的精度将远远小于300米。而L5更准确。
  城市中有许多高层建筑,卫星信号在被这些建筑物反射后变得非常凌乱。与正确的直接信号交织在一起,我们称之为多路径(许多路径)。即使由于小的反射引起的小的信号延迟,这些信号也以光速传输,并且通过乘以光速获得的距离非常大。这些都是错误的根源。
  L5信号具有高编码率,并且频谱密度更容易集中。尽管L5也会反射,但反射后的误差信号和正确的直接信号形成光谱密度的新峰值的可能性会更低,这使计算引擎更容易找到直接卫星信号。
  L5的高编码速度是如此易于使用,为什么不直接使用L5?这是因为L1的低比特率更容易捕获,我们绝不能牺牲定位时间。因此,L1也称为近似获取码。捕获信号后,L5可以一起参与计算。
  两种频率可以消除电离层误差
  如果只有L1信号,则在接听电话时会直接发送L1。实际上,L1可能已经在大气中折射,折射会引起一些延迟。大气中的这种延迟将导致很大的错误。许多科学家认为,大气误差占所有误差的60%。
  不同频率的信号通过折射率不同的同一介质。 L5天生具有不同的L1频率。卫星同时发射两个信号频率,而手机接收的时间不同,这使您有机会估算大气误差,然后消除它。
  GPS的两倍频率只能消除电离误差,无法消除多径误差(尽管L5信号的多径得到改善),NLOS(非直接信号)也无法消除。但是,后两个是城市环境中手机位置错误的最重要来源。
  四、总结
  GPS双频定位是指同时使用GPS的L1频段和L5频段的定位技术。
  GPS双频定位只能消除电离层误差,而不能消除多径误差。因此,可以在开放环境中提高定位精度,并且期望在密集建筑的城市区域中提高定位精度不是显而易见的。双频GPS有望成为可以有效提高定位精度(估计为3-5米)的未来发展趋势,但这并不是革命性的变化。

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