《gps導(dǎo)航定位原理》ppt課件-文庫吧
2025-04-20 12:15 本頁面
【正文】 是測出一周以內(nèi)的相位值，實(shí)際測量中，如果對整周進(jìn)行計(jì)數(shù)，則自某一初始取樣時(shí)刻（ t0） 以后就可以取得連續(xù)的相位觀測值。 Sj(t0) Sj(ti) 0??N0 k N0 Int(φ ) i??Slide 19 載波相位測量觀測方程 t0 時(shí)刻和 tk 時(shí)刻的相位觀測值可以寫成： ? ? ? ? ? ? jkjkjk Nttt 0000 ???? ??? ? ? ? ? ? ? ??????? I n tNttt jikijkijk 0??接收機(jī)在跟蹤衛(wèi)星信號時(shí)，不斷測定小于一周的相位差，并利用整周計(jì)數(shù)器記錄從t0 到 tk 時(shí)間內(nèi)的整周數(shù)變化量 Int(?)， 這一時(shí)間段內(nèi)，要求衛(wèi)星信號沒有中斷。如果過程中衛(wèi)星失鎖了，那要采取其他方法進(jìn)行處理。 Slide 20 載波相位測量觀測方程 載波相位觀測量是接收機(jī)和衛(wèi)星位置的函數(shù)，只有得到了它們之間的函數(shù)關(guān)系，才能從觀測量中求解接收機(jī)的位置。 前述的相位差觀測量都是時(shí)間的函數(shù)，那么如何引入接收機(jī)和衛(wèi)星位置？ 衛(wèi)星信號從衛(wèi)星傳播到接收機(jī)需要一定時(shí)間，稱為傳播延遲 ?kj(T)。 在地固坐標(biāo)系中，傳播延遲是接收機(jī)與衛(wèi)星位置的函數(shù)，也是時(shí)間的函數(shù)。 ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?TttcTttT jkkkjkjkkkjkjk ??????? ?????? /1Slide 21 載波相位測量觀測方程 將載波相位觀測量方程展開，表達(dá)為時(shí)間、衛(wèi)星至接收機(jī)的距離、載波頻率的函數(shù)，同時(shí)考慮電離層和對流層對衛(wèi)星信號傳播的影響，并做一定簡化，可以得到載波相位測量的觀測方程： )()]()([)()()](11[)](11)[()(0tNtTtIcfttftttcftctcftjkjkpjkjkjkjkjkijk?????????? ?????? ??Slide 22 整周未知數(shù)和整周跳變 確定整周未知數(shù) N0是載波相位測量的一項(xiàng)重要工作，常用的方法有下列幾種： 偽距法 經(jīng)典方法－將整周未知數(shù)作為待定參數(shù)求解 多普勒法（三差法） 快速確定整周未知數(shù)法 Slide 23 整周未知數(shù)和整周跳變 偽距法 偽距法是在進(jìn)行載波相位測量的同時(shí)又進(jìn)行了偽距測量，將偽距觀測值減去載波相位測量的實(shí)際觀測值（化為以距離為單位）后即可得到 λ N0。 但由于偽距測量的精度較低，所以要有較多的觀測值取平均值后才能獲得正確的整波段數(shù)。 Slide 24 整周未知數(shù)和整周跳變 經(jīng)典方法 把整周未知數(shù)當(dāng)作平差計(jì)算中的待定參數(shù)來加以估計(jì)和確定。分兩種方法： （ 1）整數(shù)解 由于誤差影響，解得得整周未知數(shù)往往不是一個(gè)整數(shù)，然后將其固定為整數(shù)，并重新進(jìn)行平差計(jì)算。也稱為固定解（ fixed solution） （ 2）實(shí)數(shù)解 當(dāng)誤差消除得不夠完全時(shí)，整周未知數(shù)無法估計(jì)很準(zhǔn)確，此時(shí)直接將實(shí)數(shù)解作為最后解。也稱為浮點(diǎn)解（ floating solution） Slide 25 整周未知數(shù)和整周跳變 多普勒法（三差法） 由于連續(xù)跟蹤的所有載波相位測量觀測值中均含有相同的整周未知數(shù)，所以將相鄰兩個(gè)觀測歷元的載波相位相減，就將該未知數(shù)消去，從而直接接觸坐標(biāo)參數(shù)，這就是多普勒法。 由于三差法可以消除許多誤差，所以使用較廣泛。 Slide 26 整周未知數(shù)和整周跳變 快速確定整周位置數(shù)法 1990年 （即整周未知數(shù)）解算法進(jìn)行快速定位的方法。采用這種方法進(jìn)行短基線定位時(shí)，利用雙頻接收機(jī)只需觀測一分鐘便能成功的確定整周未知數(shù)。 Slide 27 整周未知數(shù)和整周跳變 如果在跟蹤衛(wèi)星過程中，由于某種原因，如衛(wèi)星信號被障礙物擋住而暫時(shí)中斷，受無線電信號干擾造成失鎖，這樣計(jì)數(shù)器無法連續(xù)計(jì)數(shù)，因此，當(dāng)信號重新被跟蹤后，整周計(jì)數(shù)就不正確，但是不到一個(gè)整周的相位觀測值仍是正確的，這種現(xiàn)象稱為周跳。 Slide 28 整周未知數(shù)和整周跳變 周跳的出現(xiàn)和處理是載波相位測量中的重要問題，整周跳變的探測與修復(fù)常用的方法有下列幾種方法： 屏幕掃描法（也就是手工編輯） 多項(xiàng)式擬合法 衛(wèi)星間求差法 根據(jù)平差后的殘差發(fā)現(xiàn)和修復(fù)整周跳變 關(guān)于周跳探測與回復(fù)的方法，此處不進(jìn)行詳細(xì)介紹，可參見有關(guān)參考資料。 Slide 29 第三部分 GPS導(dǎo)航定位原理 ?偽距測量 ?載波相位測量 ?絕對定位和相對定位 ?導(dǎo)航原理與方法 ?GPS測量誤差來源 Slide 30 絕對定位也稱單點(diǎn)定位，是指在協(xié)議地球坐標(biāo)系中，直接確定觀測站相對于坐標(biāo)原點(diǎn)（地球質(zhì)心）絕對坐標(biāo)的一種方法。 絕對定位的基本原理：以 GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)天線之間的距離（或距離差）觀測量為基礎(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時(shí)坐標(biāo)，來確定接收機(jī)天線所對應(yīng)的點(diǎn)位，即觀測站的位置。GPS絕對定位方法的實(shí)質(zhì)是測量學(xué)中的空間距離后方交會。原則上觀測站位于以 3顆衛(wèi)星為球心，相應(yīng)距離為半徑的球與觀測站所在平面交線的交點(diǎn)上。 絕對定位方法概述 Slide 31 GPS相對定位也叫差分 GPS定位，是至少用兩臺GPS接收機(jī)，同步觀測相同的 GPS衛(wèi)星，確定兩臺接收機(jī)天線之間的相對位置（坐標(biāo)差）。 相對定位時(shí)，用兩臺接收機(jī)分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的 GPS衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)的相對位置或基線向量。同樣，多臺接收機(jī)安置在若干條基線的端點(diǎn)，通過同步觀測 GPS衛(wèi)星可以確定多條基線向量。在一個(gè)端點(diǎn)坐標(biāo)已知的情況下，可以用基線向量推求另一待定點(diǎn)的坐標(biāo)。 相對定位是目前 GPS定位中精度最高的一種定位方法。 相對定位方法概述 Slide 32 絕對定位可根據(jù)天線所處的狀態(tài)分為動(dòng)態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位。無論動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)，絕對定位所依據(jù)的觀測量都是所測的站星偽距。動(dòng)態(tài)定位將在后面的導(dǎo)航部分講述。 靜態(tài)絕對定位可以根據(jù)偽距觀測量或載波相位觀測量來進(jìn)行。 靜態(tài)絕對定位 Slide 33 利用偽距觀測量進(jìn)行靜態(tài)絕對定位時(shí)，通過連續(xù)地在不同歷元觀測不同的衛(wèi)星，測定衛(wèi)星到觀測站的偽距，獲得充分的多余觀測量，然后利用偽距測量的觀測方程進(jìn)行求解。 首先將偽距觀測方程線性化，展開后進(jìn)行解算并求定誤差。 利用偽距進(jìn)行靜態(tài)絕對定位 Slide 34 應(yīng)用載波相位進(jìn)行靜態(tài)絕對定位，其精度高于用偽距進(jìn)行靜態(tài)絕對定位。 在載波相位靜態(tài)絕對定位中，應(yīng)
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