GPS术语

2021年2月17日发(作者：杀鸡取卵)

GPS

术语

--

词汇与概念解释

GPS

术语

--

词汇与概念解释

(

按英文术语的第一个字母排序

)

历书

(Almanac)

由

G

P

S

卫星传送的资料，包括所有卫星的轨道信息、时钟修正以及 大气时延参数。这些

资料用于支持快速卫星捕获。历书中的轨道信息不如星历表精确，但 有效时间较长（一至

两年）。

模糊值

(Ambiguity)

当一个接收站对经过的一颗卫星进行连续观测，为重建载波相位中包含的一个未知整周< /p>

数。

纬度幅角

(Argument of Latitude)

真近点角与近地点幅角的和。

近地点幅角

(Argument of Perigee)

在椭圆轨道的焦点上观察到的从升交点到轨道天体至焦点的最近距离处的角度或弧段

,

此角

度是在轨道平面上沿轨道天体运动方 向度量的。

升交点

(Ascending Node)

一个物体的轨道从南至北穿过参考平面（亦即赤道平面）的点。

方位角

(Azimuth)

由一个固定方向（如北方）与物体方向在水平方向的角距离。

带宽

(Bandwidth)

信号携带信息能力的量度，用该信号的谱宽度（频域）表示，单位为赫兹。

< br>

基线

(Baseline)

当两个观测点同步接收

G

P

S

资料，并用差分方法进行数据 处理时，这两个点之间的三维

向量距离叫做基线。

差拍

(Beat Frequency)

两个频率的信号混频时产生的两个附加频率之中的任何一个。这 两个拍频等于原来两个频

率的和或差。

偏置

(Bias)

见“整数偏置”。

二进制双相调制

(Binary Biphase Modulation)

在一个频率恒定的载波上的

0

度或

180

度的相位变化（分别代表二进制的

0

或

1

）。< /p>

GPS

信号是

双相调制的。

1

GPS

术语

--

词汇与概念解释

二进制脉冲编码调制

(Binary Pulse Code Modulation)

使用一串二进制数字（编码）的脉冲调制。这种编码通常由“

0

”或“

1

” 来表示，而“

0

”

和“

1

”是具有明确含义（如波的相位变化或方向变化）的。

蓝皮书

(Bluebook)

由“

N G

S

蓝色参考书”衍生出的俗称。书中包括

N

G

S

要求大地测量数据所应有的信息

和格式。

C/A

码

(C/A Code)

C/A

是

Coares/Acquisit ion

或

Clear/Acquisition

的缩写

,C/A

码的字意是容易捕获的码。它调制在< /p>

GPS

L1

信号上，是

1023

个伪随机二进制双相调制序列。其码速率为

1.023MHz

，因此码的重

复周期 为一毫秒。该

C/A

码用来提供良好的捕获特性。

载波

(Carrier)

是一个无线 电波。能用调制的方法使它至少有一个特怔量（如频率、振幅、相位）发生改

变而偏离它 的已知参考值。

载波差拍相差

(Carrier Beat Phase)

当输入的含有多普勒频移的卫星载波信号与接收器中产生的标 称恒定参考频率产生差拍

（产生差频信号）所得到的信号相位。

载波频率

(Carrier Frequency)

无线电发射机的未经调制的原始输出频率。

GPS L1

的载波频率为

1575. 42

兆赫。

天球赤道

(Celestial Equator)

旋转的地球地理赤道投射在天球上的大圆。它的两极就是北南天极。

天球子午线

(Celestial Meridian)

天球上经过两个天极（天顶和天底）的垂直大圆。

码元（

Chip)

以二进制脉冲编码发射一个“

0

”或“

1

”所需的时间长度。

C/A

码的一个码元宽度约为

977

毫微秒，对应距离为

293

米。

码速率

(Code rate)

每秒 钟的码元数（例如

C/A

码的码速率＝

1.023MHz

）。

钟差

(Clock Offset)

两个时钟走时的恒定差。

码分多址体制

(Code Division Multiple Access

缩写为

CDMA)

一种重复利用频率的方法，可以使多路无线电波使用同一频率，但彼此具有互不相关的独

特的码序列。

GPS

使用

< br>CDMA

体制，选用具有独特互相关特性的

Gold

码。

国际协议 极原点（

CIO.

）

1900

－

1905

年间地球 自转轴的平均位置。

相关型通道

(Correlation -Type Channel)

一种

GPS

接收通 道，利用一个延迟锁定回路（

DLL

）以保持接收器中产生的< /p>

GPS

码的复制码

与从卫星上接收到的码 之间的吻合（出现相关峰）。

2

GPS

术语

--

词汇与概念解释

垂线偏差

(Deflaction of the Verticle)

椭圆的法线与垂直方向（真铅垂线）的夹角。因为这个角既有大小 又有方向，所以它常被

分解为两个分量，一个沿子午线方向，另一个沿卯酉圈与其垂直。

延迟锁定环（

Delay-Lock- Loop

）

一种技术，可将接收到的 码（由卫星时钟产生）与由接收器时钟产生的码进行比较。后者

被随时间不断移位直到两 个码吻合。可以用多种方法做成延迟锁定回路，包括

τ

抖动和前

减后门控的原理。

伪距增量

(Delta Psudorange)

见“重建载波相位”。

差分处理

(Differential Processing)

接收器间，卫星间和历元间的

GPS

观测结果都可以用来作差分处理。尽管许多种组合都是可

能的， 但目前关于

GPS

差分处理的习惯是首先在接收器间进行差分处 理（一次差分），然后

是卫星间进行差分处理（二次差分），最后是测量历元间作差分处 理（三次差分）。

接收器间一次差分测量是指由两个接收器同 时测定同一卫星信号的瞬时相位差；

二次差分测量是对一颗卫 星的一次差分和选定的参考卫星的一次差分再进行差分处理。

三次差分测量就是某一历元时间的二次差分与上一历元时间的同一个二次差分之间进行差

分处理

。

可以用码相位或载波相位的测量数据来作差分

GPS

的解，在差 分载波相位解中必须解模糊

值。

差分（相对）定位

(Differential (Relative) Positioning)

两个（或更多的）同时跟踪相同卫 星的进行接收器的相对坐标的测定。动态差分定位是一

种通过一个（或多个）监测站向移 动的接收器发送差分修正码而实现实时定位的技术。

GPS

静态 差分的目的是测定一对接收器之间的基线向量。

精度因子（

Dilution of Precision

缩写为

DOP

）

用几何学关系描述定位不定性的参数，表为

:

T

DOP

＝

SQRT TRACE

（

A

A

）

A

是用于瞬时位置解算中的设计矩阵 （它与卫星和接收器的几何位置有关）。精度因子的类

型由定位解的参数决定，在

GPS

应用中的几个标准述语如下：

GDOP

：几何

DOP ----

三个座标加钟差；

PDOP

：位置

DOP----

三个坐 标；

HDOP

：水平

DOP----

两个水平坐标。

VDOP

：高程

DOP ----

只有高度。

TDOP

：时间

DOP----

只有钟 差。

RDOP

：相对

DOP----

归化到

60

< p>
秒钟。

DOD

美国国防部，领导发展、部署和运作

GPS

的政府机构。

多普勒辅助（

Doppler Aiding

）

< p>
利用观测的多普勒载波相位来平滑码相位的测量值。也称载波辅助平滑或载波辅助跟

踪。

多普勒频移

(Doppler Shift)

所接收到的信号的频移，取决于发射机与接收器间的距离的变化率。见“重建载波相位”

二次差分模糊值解

(Double- Difference Ambiguity Resolution)

确定一组模糊 值的一种方法。该值使在求解两个接收器基线矢量解时的方差减至最小。

3

GPS

术语

--

词汇与概念解释

动态定位

(Dynamic Positioning)

按时间顺序求解运动中的接收器的坐标。每一组坐标只由一次信号取样来确定，且通常进

行实时解算。

地球地心坐标

(Earth-Centered Earth- Fixed

缩写为

ECEF

）

通常指一个坐标系统，以 地心为中心随地球转动。在笛卡尔坐标系中

X

指向是本初（格林 威

治）子午线与赤道的交点。

X

与

Y

矢量随地球转动，

Z

是指向旋转轴方向。

偏近点角

(Eccentric Anomaly E)

在二体问题中的规范化变量。

E

通过开普勒 等式与平近点角

M

联系起来，即

M

＝

E

－

e

·

sin

（

E

），

e

为偏心率。< /p>

偏心率

(Eccentricity)

－

从一椭圆中心至其焦点的距离与半长轴之比，

e

< p>
＝

(1

－

b

2

/a

2

）

1/2

，

a

和

b

是椭圆的半长轴与

半短轴。

黄道

(Ecliptic)

地球绕太阳运行的轨道平面。指北为该系统的角动量方向，也叫黄道极。

天球赤道

(Celestial Equator)

旋转的地球地理赤道投射在天球上的大圆。它的两极就是北南天极。

天球子午线

(Celestial Meridian)

天球上经过两个天极（天顶和天底）的垂直大圆。

高程

(Elevation)

高于平均海平面的高度或在大地水准面之上的垂直距离。

高程遮蔽角

(Elevation Mask Angle)

低于此仰角的卫星将被

GPS

接受机忽略。此角一般定为

10

度，以避免因 建筑物、树木及多路

径传播引起的干扰和大气效应。

大地椭球高程

(Ellipsoid Height)

从大地椭球面起算的垂直距离。它与海平面高程不同，因为椭球面并不 完全与大地水准面

吻合。

GPS

接收 器输出的定位高度是以

WGS-84

坐标系为参考的

< p>

。

星历表

(Ephemeris)

一个 天体轨道参数表，可以用来计算天体的精确位置随时间的变化。用户可使用广播星历

表或 经处理后的精密星历表。

历元

(Epoch)

测量时间间隔或 数据频度。例如：某正在进行的测量工作每五秒钟测量并记录一次，则历

元为五秒钟。< /p>

快速转换频道

(Fast Switching Chennal)

以足够短的时间来转换频道，其时间之短只能覆盖（通过软件预测） 载波差拍相位的整数

部分。

扁率

(Flattening)

一个椭圆的形状参数。

f< /p>

＝

(a-b)/a

＝

1-(1-e

2

)

1/2

,

在此

a

＝半长轴，

b

＝半短轴，

e

＝偏心率

4

GPS

术语

--

词汇与概念解释

频段

(Frequency Band)

在电磁波谱中的一个特定频率范围。

频谱

(Frequency Spectrum)

构成信号的各频率成分的振幅随频率的变化。

基频

(Fundamental Frequency)

GPS

中使用的基频

< br>F

为

10.23MHz

。

L1

、

L2

载波频 率是基频的整数倍。

L1

＝

154 F

＝

1575.42 M Hz

L2

＝

120 F

＝

1227.60MHz

GDOP

几何精度因子。见“精度因子”。

GDOP

＝

PDOP

2

＋

TDOP

2

地心

(Geocenter)

地球质量中心。

大地基准点（

Geodetic Datum

）

设计用来最佳拟合一部 分或全部大地水准面的一种数学模式。它由大地椭球体及该椭球体

与由大地基准原点所决 定的地形表面的关系来定义的。这种关系一般（但不是必须）由六

个要素来确定：大地纬 度、经度、原点高程、原点上垂线偏差的两个分量、以及从原点至

另一点连线的大地方位 角。

大地水准面

(Geoid)

与平均海 平面重合且想象延伸过大陆的特殊等位面。这个面在任何点上都与重力方向垂

直。

大地水准面高程

(Geoid Height)

大地水准面上的高程，通常叫做平均海拔高度。

GPS(Globle Positioning System)

全球定位系统。包括空间段（多达

24

颗位于六个不同轨道平面上的

NAVSTAR

卫星）、控制

段（五座监控站，一座主控站及三座上行站）以及用户段（

GPS

接收器）。

NAVS TAR

卫星携载极其精确的原子钟并连续发射相干信号。（

NA VSTAR

是

GPS

系统卫星的

名称）。

GPS ICD

—

200

GPS

接口（

I

）控制（

C

）文件（

D

）是一个政府文件，包括用户与卫 星间接口的完整的技术

说明。必须依照此说明操作，

GPS

接收器才能正确地接收与处理

GPS

信号。

引力常数

(Gravitational Constent)

?

11

在牛顿引力定律中比例常数。< /p>

G

＝

6.672

×

10

Nm

2

/kg

2

格林威尼平时

(Greenwich Mean Time

缩写为

GMT

）

见“世界时”。

HDOP

水平坐标精度因子。见“精度因子”。

5

GPS

术语

--

词汇与概念解释

转换字

(HOW)

GPS

信息中的转换字是用于将

C/A

编码转换到

P

编码的时间同步的信息。

倾角

(Inclination)

卫星轨道平面与其它参考平面（例如赤道平面）的夹角。

惯性导航系统（

INS

）

惯性导航系统，它包括一个惯性测量装置（

IMU

）。

整数偏差项（

Integer Bias terms

）

当卫星经过接收器天线 时，接收器对卫星传来的无线电波进行高精度计数。然而当它开始

计数时并没有关于至卫 星的波数的信息。在卫星和天线之间的这个未知波数称为整数偏差

项。

< br>

积分多普勒

(Integrated Doppler)

在一段时间内对多普勒频移或相位的测量值。

电离层时延

(Ionospheric Delay)

波在电离层中传播时会被延迟。电离层是一种色散媒质且在时间空间上是不均匀的。相位

时延决定于电子含量并影响载波信号。群时延决定于电离层中的色散并影响信号调制（编

码），相位时延和群时延大小相同但符号相反。

联合计划署

(JPO)

< p>
GPS

联合计划署。属于美国空军空间部，位于加州的

EL

Segundo

。

JPO< /p>

包括美国空军计划主

官和代表陆军、海军、海军陆战队、海岸警卫 队、国防测绘署和北约的副主官。

卡尔曼滤波

(Kallman Filter)

一种数学方法，用于在存在噪音时跟踪时变信号。如果这些信号的特征能够通过几个随时

间而缓慢变化的参数来描述，则卡尔曼滤波便可用于指示如何处理输入的原始数据能得到

时变参数的最佳估值。

运动测量

(Kinematic Surveying)

只需短时间的观测资料的连续差分载波相位测量的一种方式。操作常数包括确定一已知基

线或从一已知基线开始，最少跟踪四颗卫星。一个接收器应固定安装在一控制点上，其它

接收器在被测点间移动。

开普勒轨道根数

(Keplerian Orbital Elements)

可描述任意天文轨道。开普勒六个轨道根数如下：

a

＝长半轴

Ω

＝升交点的赤经

e

＝偏心率

i

＝轨道平面倾角

w

＝近地点幅角

T

0

＝通过近地点的历元

L1

、

L2

每

颗

NAVSTAR

卫

星都发射

< p>
L

波段信号。

L1

信号是 经过

C/A

码和

P

码以及导航电文调制的

157.42MHz

的载波；

L2

信号是经过

P

码 以及导航电文调制的

1227.60MHz

载波。在反盗用时，

P

码变为加密

Y

码

,

只供给经过授权的用户使用。

6