その基本原理は、GPSナビゲーションシステム位置がわかっている衛星とユーザーの受信機の間の距離を測定し、複数の衛星のデータを統合して受信機の特定の位置を知ることです。これを達成するために、衛星の位置は、搭載時計によって記録された時刻に基づいて衛星軌道暦で見つけることができます。ユーザーから衛星までの距離は、衛星信号がユーザーに到達する時間を記録し、それに光速を乗じることによって得られます (大気中の電離層の干渉のため、この距離は実際の距離ではありません)擬似距離 (PR): GPS 衛星が正常に動作している場合、1 と 0 のバイナリ シンボルで構成される擬似ランダム コード (擬似コードと呼ばれる) を使用してナビゲーション メッセージを送信し続けます。 GPS システムで使用される 2 種類の疑似コード、つまり民間用 C/A コードと軍用 P(Y) コードです。C/A コードの周波数は 1.023MHz、繰り返し周期は 1 ミリ秒、コード間隔は 1 マイクロ秒です。 、300mに相当し、Pコードの周波数は10.23MHz、繰り返し周期は266.4日です。YコードはPコードに基づいて形成されます。ナビゲーションメッセージには、衛星暦、動作条件、時計補正、電離層遅延補正、大気屈折補正などの情報が含まれます。これは衛星信号から復調され、50b/s 変調の搬送周波数で送信されます。ナビゲーション メッセージの各メイン フレームには、フレーム長 6 秒の 5 つのサブフレームが含まれています。最初の 3 つのフレームにはそれぞれ 10 個の単語が含まれています。 each 30 秒ごとに繰り返され、1 時間ごとに更新されます。最後の 2 フレームの合計は 15000b です。ナビゲーション メッセージの内容には、主にテレメトリ コード、変換コード、および第 1、第 2、および第 3 のデータ ブロックが含まれており、そのうち最も重要なものはエフェメリス データです。ユーザーがナビゲーション メッセージを受信すると、衛星時刻を抽出し、自分の時計と比較して衛星とユーザーの間の距離を知り、ナビゲーション メッセージ内の衛星暦データを使用して、送信時に衛星の位置を計算します。というメッセージ。 WGS-84 測地座標系におけるユーザーの位置と速度を知ることができます。
サテライト部分の役割は、GPSナビゲーションシステム航法メッセージを継続的に送信することです。ただし、ユーザーの受信機が使用する時計と衛星の搭載時計は常に同期しているとは限らないため、ユーザーの三次元座標x、y、zに加えて、衛星と受信機の時差であるΔtも考慮する必要があります。 , 不明な番号としても紹介されています。次に、4 つの方程式を使用して、これら 4 つの未知数を解決します。したがって、受信機がどこにあるかを知りたい場合は、少なくとも 4 つの衛星信号を受信できなければなりません。
のGPS受信機ナノ秒レベルまで正確な時間情報を受信でき、タイミングを計るために使用できます。今後数か月以内の衛星のおおよその位置を予測するための予測暦。測位に必要な衛星座標を計算するためのブロードキャスト暦。精度は数メートルから数十メートルです（衛星とは異なり、随時変更されます）。そしてGPSシステム衛星のステータスなどの情報。
のGPS受信機コードを測定して衛星から受信機までの距離を取得できます。受信機の衛星時計の誤差や大気伝播誤差が含まれるため、擬似距離と呼ばれます。 0A コードで測定された擬似距離は UA コード擬似距離と呼ばれ、精度は約 20 メートルです。 P コードで測定される擬似距離は P コード擬似距離と呼ばれ、その精度は約 2 メートルです。
のGPS受信機受信した衛星信号をデコードするか、他の技術を使用して搬送波上で変調された情報を除去すると、搬送波を復元できます。厳密に言えば、搬送波位相は搬送波ビート周波数位相と呼ぶべきであり、ドップラーシフトの影響を受ける受信衛星信号搬送波位相と受信機の局部発振によって生成される信号位相との差である。一般に、衛星信号を追跡し、受信機クロックによって決定されるエポックタイムで測定すると、位相変化値を記録できますが、観測開始時の受信機と衛星発振器の位相の初期値は不明です。初期エポックの位相整数も不明です。つまり、週全体の曖昧さはデータ処理のパラメータとしてのみ解決できます。位相観測値の精度はミリ単位と高いが、全周の曖昧さを解決することが前提となる。したがって、位相観測値は相対観測値と連続観測値が存在する場合にのみ使用でき、メータレベルよりも優れた位置精度が得られるのは位相観測値のみです。
GPS測位は測位方式により一点測位と相対測位（差分測位）に分けられます。一点測位は、受信機の観測データに基づいて受信機の位置を決定する方法です。疑似距離観測のみを使用でき、車両や船舶の大まかなナビゲーションや位置測定に使用できます。相対測位（差分測位）は、複数の受信機の観測データに基づいて観測点間の相対位置を求める手法です。擬似距離観測または位相観測のいずれかを使用できます。測地学的または工学的測定を使用する必要があります。相対位置を特定するには位相観測を使用します。
GPS観測これには、衛星と受信機のクロックの差、大気伝播遅延、マルチパス効果、その他のエラーが含まれます。また、測位計算中の衛星放送エフェメリス誤差の影響も受けます。最も一般的なエラーは、相対位置によって発生します。キャンセルまたは弱められるため、測位精度が大幅に向上します。二重周波数受信機は、2 つの周波数の観測に基づいて、大気中の電離層エラーの主要部分をキャンセルできます。 )、二重周波数受信機を使用する必要があります。
