gps絕對定位原理ppt課件(已修改)
2025-05-17 12:33 本頁面
【正文】 第六節(jié) GPS絕對定位原理 167。 絕對定位也稱單點定位，是指在協(xié)議地球坐標系中，直接確定觀測站相對于坐標原點（地球質(zhì)心）絕對坐標的一種方法。 “絕對”一詞主要是為了區(qū)別相對定位，絕對定位和相對定位在觀測方式、數(shù)據(jù)處理、定位精度以及應用范圍等方面均有原則區(qū)別。 絕對定位的基本原理：以 GPS衛(wèi)星和用戶接收機天線之間的距離（或距離差）觀測量為基礎，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標，來確定接收機天線所對應的點位，即觀測站的位置。 GPS絕對定位方法的實質(zhì)是測量學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，相應距離為半徑的球與觀測站所在平面交線的交點上。 由于 GPS采用單程測距原理，實際觀測的站星距離均含有衛(wèi)星鐘和接收機鐘同步差的影響（偽距），衛(wèi)星鐘差可根據(jù)導航電文中給出的有關鐘差參數(shù)加以修正，而接收機的鐘差一般難以預料。通常將其作為一個未知參數(shù)，在數(shù)據(jù)處理中與觀測站坐標一并求解。一個觀測站實時求解 4個未知數(shù)，至少需要 4個同步偽距觀測值，即 4顆衛(wèi)星。 絕對定位可根據(jù)天線所處的狀態(tài)分為動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位。無論動態(tài)還是靜態(tài)，所依據(jù)的觀測量都是所測的站星偽距。根據(jù)觀測量的性質(zhì)，偽距有測碼偽距和測相偽距，絕對定位相應分為測碼偽距絕對定位和測相偽距絕對定位。 167。 如果于歷元 t觀測站至所測衛(wèi)星之間的偽距已經(jīng)經(jīng)過衛(wèi)星鐘差改正： 取 則測碼偽距觀測方程可寫為 或 )()()(~)(~ tTtIttr jigjijiji ????? ?)()()(~ ttcttr ijiji ?? ??)(|)(|)(~ ttcttr iijji ???? ρρ)()()(~ tTtIttc jigjiijiji ?????? ????j(t)=[Xj(t) Yj(t) Zj(t)]T為衛(wèi)星 sj在協(xié)議地球坐標系中的瞬時空間直角坐標向量， ?i=[Xi Yi Zi]T為觀測站 Ti在協(xié)議地球坐標系中的空間直角坐標向量。為了確定觀測站坐標和接收機鐘差，至少需要 4個偽距觀測量。假設任一歷元 t由觀測站 Ti同步觀測 4顆衛(wèi)星分別為 j=1,2,3,4，則有 4個偽距觀測方程 )(|)(|)(~)(|)(|)(~)(|)(|)(~)(|)(|)(~44332211ttcttrttcttrttcttrttcttriiiiiiiiiiii????????????????ρρρρρρρρ若取觀測站坐標的初始（近似）向量為 Xi0=(X0 Y0 Z0)T，改正數(shù)向量為 ?Xi=(?X ?Y ?Z)iT，則線性化取至一次微小項后得 或?qū)憺? 式中 ??????????????????????????????????????????????????????iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiZYXtntmtltntmtltntmtltntmtltttttrtrtrtr?????????1)()()(1)()()(1)()()(1)()()()()()()()(~)(~)(~)(~4443332221114030201043210)()( ?? tt iii lZa ?? ?)()(~)()()()()()()(04321ttrtLtLtLtLtLtttcjijijiTiiiiiii????????l其中 由此可得 上式的求解一般采用迭代法，根據(jù)所取觀測站坐標的初始值，在一次求解后，利用所求坐標的改正數(shù)，更新觀測站坐標初始值，重新迭代，通常迭代 23次即可獲得滿意結果。 當僅觀測 4顆衛(wèi)星時，無多余觀測量，解算是唯一的。如果同步觀測的衛(wèi)星數(shù) nj大于 4顆時，則需利用最小二乘法平差求解。 212020200 }])([])([])({[)( ijijijji ZtZYtYXtXt ???????)()( 1 tt iii laZ ????誤差方程組的形式為 根據(jù)最小二乘法平差求解 解的精度為： mz為解的中誤差， ?0為偽距測量中誤差， Qii為權系數(shù)陣Qz主對角線的相應元素。 在 GPS中，同時出現(xiàn)在地平線以上的可見衛(wèi)星數(shù)不會多于12個。測碼偽距絕對定位模型廣泛用于船只、飛機、車輛等運動目標的導航、監(jiān)督和管理。 Tniiiiitvtvtvtttt?????????)() . . . . . .()()()()()(21vlZav ?? ? ? ?)()()()( 1 tttt iTiiTii laaaZ ????iiz qm 0??? ? 1)()( ?? tata iTizQ 在協(xié)議地球坐標系中，測相偽距的觀測方程為為： 如果設 并考慮衛(wèi)星鐘差可利用導航電文中給出的參數(shù)加以修正，則觀測方程可改寫成
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