1. GPS系统简介

GPS系统由空间星座部分、地面监控部分、用户设备部分。

空间星座部分：30颗卫星分布在6个轨道上，向地面发射信号。

地面监控部分：接收测量各卫星信号，确定卫星轨道信息，计算钟差，确保各颗卫星的原子钟同步，计算星历参数、更新导航电文等，然后将导航电文和控制命令发送给各颗卫星。

用户设备部分：gnss接收机，接收测量各可见卫星信号，获取卫星的轨道信息，通过解算得到接收机自身的空间位置。

2. GPS定位原理

1）想象理解

空间中，

接收机在1颗卫星的球面上，

接收机在2颗卫星相交的圆平面上，

接收机在3颗卫星相交的2个点上，

接收机在4颗卫星相交的1个点上。

三角测量定位:

假设接收机与卫星A的距离为r1,与卫星B的距离为r2,与卫星C的距离为r3。

以卫星A为中心,以r1为半径,可以画出一个球面,接收机位于这个球面上的某个位置。

同样,以卫星B和C为中心,以r2和r3为半径,也可以画出另外两个球面。

这三个球面相交于一点或两点,其中一点是接收机的真实位置,另一点通常在地球内部或太空中,可以排除。

通过求解球面方程组,可以计算出接收机的精确三维坐标。

2）数学理解

接收机通过天线接收到所有可见卫星的信号后，通过信号处理得到卫星发射报文的时间，接着将接收机的信号接收时间t和卫星发射报文的时间相减再乘以光速，就得到接收机与卫星的距离，这个距离称为"伪距"；同时接收机通过信号处理，得到卫星的空间位置。

未知数(x,y,z)表示接收机位置，如果观测到3颗卫星，坐标如上图，则根据三元一次方程组，可以解出接收机的坐标。但是由于接收机时钟不准，存在接收机钟差u，则需要4颗可见卫星的坐标来求得接收机位置和钟差。

3. GPS信号的产生

GPS信号的调制过程可以参考《GPS原理与接收机设计》第2章。

简单讲，基于同一个卫星时钟来产生载波L1、载波L2、C/A码、P(Y)码和数据码，各种波的频率如下图：

其中载波L1频率f1=1575.42MHz=154f0，载波L2频率f2=1227.60MHz=120f0，属于特高频波段，f0是原子钟提供基准频率f0=10.23MHz。GPS选择这两个载波频率值是基于多方面考虑，详细可见《GPS原理与接收机设计》17页。

4. GPS导航电文

接收机对接收的卫星信号进行载波解调和伪码解扩，得到50bps的数据码，按照导航电文格式可以将数据码编译成导航电文。导航电文中包含时间、卫星运行轨道等用于定位的信息。

每颗卫星一帧一帧地发送导航电文，每一帧中包含5子帧，每一子帧包含10个字，每个字30bit。关键信息所在位置：

时钟数据：第1子帧第3字~第10字，提供时钟校正参数和健康状态

星历参数：第2子帧和第3子帧，星历是一张表格，描述卫星在各个时刻的空间位置和运行速度。

历书参数、电离层延时校正参数、GPS时间与utc时间关系等：第4子帧和第5子帧

这一部分，对于接收机来说，由板卡通过解析并按照nmea格式发送给接收机。nmea数据在第n节

5. GPS现代化

民用GPS接收机可以在L1、L2、L5三个波段接收GPS信号，f5=115f0=1176.45MHz。

6. 接收机的性能指标

首次定位所需时间TTFF：接收机从启动到获得第一个定位结果的时间

灵敏度：接收机可跟踪的信号强度

定位精度:

在理想条件下,GPS可以提供约5-10米的水平定位精度和10-20米的垂直定位精度。

通过使用增强技术,如差分GPS(DGPS)或实时运动(RTK)技术,定位精度可以进一步提高到厘米级别。

误差修正:

由于卫星信号在传播过程中会受到电离层和对流层的影响,导致伪距测量存在误差；卫星相关的误差、接收机相关的误差、大气相关的误差、多路径误差。

GPS系统通过引入额外的修正技术,如广播电文中的电离层模型和对流层模型,来减少这些误差。

此外,地面控制站还会监测卫星的健康状态和轨道偏差,并定期上传校正数据到卫星,以提高定位精度。

7. 差分定位

差分定位是指在已知位置点上放置GNSS接收机作为基准站接收机，将基准站的差分信息通过数据链路发给差分服务范围内的移动站接收机，从而提高移动站接收机的定位精度；

差分服务也称为增强服务，根据数据链路不同，分为地基增强系统和星基增强系统；

相对定位的本质就是利用基线消除卫星时钟，卫星星历，电离层延时和对流层延时误差；解算基准站与移动站之间的坐标差，然后再根据基准站的坐标推算出移动站的坐标；

RTK技术

RTK(Real - time kinematic,实时载波相位差分技术)就是用两台仪器同步观测，依次在接收机间和卫星间做差，消除其共同误差，提高观测精度。定位精度可以达到厘米级，利用载波相位观测值来实现。

实时处理两个测量站载波相位观测量，将基准站采集的差分信息发给移动站接收机，移动站进行实时求解两站坐标差，进而得到移动站坐标;

RTK里面的差分信息=基准站的坐标+基准站的观测值（伪距+载波）

网络RTK（CORS）的本质：通过在区域范围建设固定的基准站（连续运行参考站），进行实时数据采集解算，对区域的电离层对流程进行数学建模，来消除基准站与移动站之间的大气误差，使其不受距离的影响，达到区域范围内RTK定位精度均匀的效果；

PPP技术

精密单点定位(PPP, precise point positioning)是采用单台单频/多频接收机，利用外界输入的精密星历和精密钟差并基于载波相位观测值进行的高精度定位。如天宝Center Point服务。

SBAS（Satellite-Based Augmentation System）即广域差分增强系统，通过地球静止轨道卫星搭载的通信系统向用户播发星历误差、卫星钟差、电离层延迟、伪距改正数实现对原有卫星定位的精度改进。主要作用是保证定位的稳定可靠性而不是追求高精度。

问题：

1、4颗卫星，为什么第四个球面肯定会和前三个球面相交的2个点中的其中一个点相交？为什么知道了4颗已知卫星与你的距离， 你就一定能知道自己的位置？

【卫星定位导航，要搜到4颗以上的卫星才行？】 https://www.bilibili.com/video/BV1u34y1Z7k5/?share_source=copy_web&vd_source=e76293c4089f1903e8d8a61e9ea50ecd

2、如果基站任意点架站，为什么需要做基站平移？

3、cors模式，有没有违背RTK原理？