擬極差

擬極差（Pseudorange）是指衛星定位過程中，地面接收機到衛星之間的大概距離。用於例如全球定位系統（GPS）接收器，為了確定它的位置，衛星導航接收機將確定（至少）四顆衛星的距離以及它們在發射時的位置。了解衛星的軌道參數，可以在任何時間點計算這些位置。每個衛星的擬極差通過將信號從衛星接收到接收機的時間乘以光速來獲得。由於測量時間存在準確度誤差，因此使用術語擬極差而不是此距離的範圍。

基本介紹

• 中文名：擬極差
• 外文名：Pseudorange
• 別名：偽距
• 套用：衛星定位

簡介

擬極差（Pseudorange）是指衛星定位過程中，地面接收機到衛星之間的大概距離。假設衛星鐘和接收機鐘嚴格保持同步，根據衛星信號的發射時間與接收機接收到信號的接收時間就可以得到信號的傳播時間，再乘以傳播速度就可以得到衛地距離。然而兩個時鐘不可避免存在鐘差，且信號在傳播過程中還要受到大氣折射等因素的影響，所以通過這種方法直接測得的距離並不等於衛星到地面接收機的真正距離，於是把這種距離稱之為擬極差。

誤差估計

通常在接收器中使用石英振盪器來進行定時。石英鐘的精度一般來說比一百萬分之一更糟糕（即更多）;如果時鐘沒有被糾正一周，那么距離會讓你不在地球上，而是在月球軌道之外。即使時鐘被修正，一秒鐘之後時鐘也不再可用於位置計算，因為一秒鐘後，典型石英時鐘的誤差將達到數百米。但在GPS接收機中，時鐘的時間幾乎同時用於測量不同衛星的距離，這意味著所有測量的距離都有相同的誤差。具有相同錯誤的範圍稱為擬極差。通過找到用於精確位置計算的附加第四衛星的擬極差，還可以估計時間誤差。因此，通過具有四個衛星的擬極差和位置，x、y、z軸和時間誤差 可以精確計算。

我們提到擬極差而不是極差的原因正是這種“污染”與未知的接收機時鐘偏移量。GPS定位有時被稱為三邊測量，但更準確地稱為偽三邊測量。

遵循誤差傳播規律，接收器位置和時鐘偏移量都不是精確計算的，而是通過從大地測量學已知的最小二乘平差程式估計的。為了描述這種不精確性，已經定義了所謂的GDOP量：精度的幾何稀釋。

因此偽距計算使用四顆衛星的信號來計算接收機的位置和時鐘誤差。精度為百萬分之一的時鐘將引入每秒百萬分之一秒的誤差。該誤差乘以光速會產生300米的誤差。對於一個典型的衛星星座來說，這個誤差會增加約一個數量級（如果衛星靠得很近，則更少;如果衛星全部靠近地平線，則更少）。如果使用此時鐘完成位置計算並僅使用三顆衛星，則靜止時GPS會指示您以每秒超過300米（超過1000公里/小時或每小時600英里）的速度行駛。由於只有來自三顆衛星的信號，GPS接收器將無法確定300m / s是由於時鐘誤差還是GPS接收器的實際移動。

如果使用的衛星散布在整個天空中，則精度的幾何稀釋（GDOP）值很低，而如果衛星從接收機的有利位置彼此靠近聚集，則GDOP值更高。GDOP的值越低，則位置誤差與距離誤差計算的比率越好，因此GDOP在使用偽距計算接收機在地球表面的位置中起著重要作用。衛星數量越多，GDOP的價值就越好。