齐占辉，张锁平，张东亮，范有明

（国家海洋技术中心，天津 300112）

GPS接收机测量位移方法研究

齐占辉，张锁平，张东亮，范有明

（国家海洋技术中心，天津 300112）

首先介绍了全球定位系统(GPS)的工作原理；然后给出了利用多普勒频偏原理测量GPS接收机天线位移的方法；最后通过现场实验，对比GPS接收机天线的运动轨迹曲线和红球的运动轨迹曲线，验证了该测量位移方法的可行性。

全球定位系统；多普勒频偏；速度；位移

全球定位系统（Global Positioning System简称GPS）是美国从20世纪70年代开始研制，于1994年全面建成，以接收导航卫星信号为基础的非自主式导航与定位系统[1]。它能够向全球用户提供精确的三维空间位置信息、速度信息和时间信息。

GPS系统由24颗卫星构成，这些卫星分布在6个地心轨道平面内，每个轨道上有4颗卫星，相邻轨道的卫星之间间隔约为40°，卫星的运行周期约为11小时58分钟，每个运行轨道接近于圆形，并且沿赤道以60°的间隔均匀分开，轨道与赤道面的倾斜角为55°，从而保证了在地球上的任何地区和任何时间都能够观测到高度角15°以上的4颗卫星，进而能够推算出GPS接收机的空间位置信息。

GPS系统利用到达时间（TOA）的测距原理来确定接收机的位置。这种测距原理测量的是卫星发出的信号传播到达接收机所经过的时间，然后将这个信号传播时间乘以信号的传播速度，就可以得到卫星到接收机的测量距离R。由于这24颗卫星的三维空间位置坐标是已知的，根据数学公式推导可知，只要知道4颗或4颗以上卫星的测量距离R就可以解算出GPS接收机的三维空间位置坐标。……