拟极差

卫星定位过程中地面接收机到卫星之间的大概距离

拟极差（Pseudorange）是指卫星定位过程中，地面接收机到卫星之间的大概距离。用于例如全球定位系统（GPS）接收器，为了确定它的位置，卫星导航接收机将确定（至少）四颗卫星的距离以及它们在发射时的位置。了解卫星的轨道参数，可以在任何时间点计算这些位置。每个卫星的拟极差通过将信号从卫星接收到接收机的时间乘以光速来获得。由于测量时间存在准确度误差，因此使用术语拟极差而不是此距离的范围。

简介

拟极差（Pseudorange）是指卫星定位过程中，地面接收机到卫星之间的大概距离。假设卫星钟和接收机钟严格保持同步，根据卫星信号的发射时间与接收机接收到信号的接收时间就可以得到信号的传播时间，再乘以传播速度就可以得到卫地距离。然而两个时钟不可避免存在钟差，且信号在传播过程中还要受到大气折射等因素的影响，所以通过这种方法直接测得的距离并不等于卫星到地面接收机的真正距离，于是把这种距离称之为拟极差。

误差估计

通常在接收器中使用石英振荡器来进行定时。石英钟的精度一般来说比一百万分之一更糟糕（即更多）;如果时钟没有被纠正一周，那么距离会让你不在地球上，而是在月球轨道之外。即使时钟被修正，一秒钟之后时钟也不再可用于位置计算，因为一秒钟后，典型石英时钟的误差将达到数百米。但在GPS接收机中，时钟的时间几乎同时用于测量不同卫星的距离，这意味着所有测量的距离都有相同的误差。具有相同错误的范围称为拟极差。通过找到用于精确位置计算的附加第四卫星的拟极差，还可以估计时间误差。因此，通过具有四个卫星的拟极差和位置，x、y、z轴和时间误差可以精确计算。

我们提到拟极差而不是极差的原因正是这种“污染”与未知的接收机时钟偏移量。GPS定位有时被称为三边测量，但更准确地称为伪三边测量。

遵循误差传播规律，接收器位置和时钟偏移量都不是精确计算的，而是通过从大地测量学已知的最小二乘平差程序估计的。为了描述这种不精确性，已经定义了所谓的GDOP量：精度的几何稀释。

因此伪距计算使用四颗卫星的信号来计算接收机的位置和时钟误差。精度为百万分之一的时钟将引入每秒百万分之一秒的误差。该误差乘以光速会产生300米的误差。对于一个典型的卫星星座来说，这个误差会增加约一个数量级（如果卫星靠得很近，则更少;如果卫星全部靠近地平线，则更少）。如果使用此时钟完成位置计算并仅使用三颗卫星，则静止时GPS会指示您以每秒超过300米（超过1000公里/小时或每小时600英里）的速度行驶。由于只有来自三颗卫星的信号，GPS接收器将无法确定300m / s是由于时钟误差还是GPS接收器的实际移动。

如果使用的卫星散布在整个天空中，则精度的几何稀释（GDOP）值很低，而如果卫星从接收机的有利位置彼此靠近聚集，则GDOP值更高。GDOP的值越低，则位置误差与距离误差计算的比率越好，因此GDOP在使用伪距计算接收机在地球表面的位置中起着重要作用。卫星数量越多，GDOP的价值就越好。

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