gps導(dǎo)航定位原理介紹版(編輯修改稿)
2025-06-03 18:07 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 解算后，不再為整數(shù)，可將其調(diào)整為整數(shù)，解算出的觀測站坐標(biāo)稱為固定解，否則稱為實(shí)數(shù)解。載波相位靜態(tài)絕對定位解算的結(jié)果可以為相對定位的參考站（或基準(zhǔn)站）提供較為精密的起始坐標(biāo)。 利用載波相位觀測量進(jìn)行靜態(tài)絕對定位 Slide 34 為了評價定位結(jié)果，在導(dǎo)航學(xué)中，一般采用有關(guān)精度因子（精度衰減因子、精度系數(shù)、精度彌散） DOP（ Dilution Of Precision） 的概念。 在實(shí)踐中，根據(jù)不同要求，可選用不同的精度評價模型和相應(yīng)的精度因子，通常有： ※ 平面位置精度因子 HDOP(horizontal DOP) ※ 高程精度因子 VDOP(Vertical DOP) ※ 空間位置精度因子 PDOP(Position DOP) ※ 接收機(jī)鐘差精度因子 TDOP(Time DOP) ※ 幾何精度因子 GDOP(Geometric DOP)， 描述空間位置誤差和時間誤差綜合影響的精度因子 定位精度的評價 Slide 35 相對定位也分靜態(tài)定位和動態(tài)定位。安置在基線端點(diǎn)的接收機(jī)固定不動，通過連續(xù)觀測，取得充分的多余觀測數(shù)據(jù)，改善定位精度。 靜態(tài)相對定位一般均采用載波相位觀測值（或測相偽距）為基本觀測量 。 靜態(tài)相對定位 T1 T2 S1 S2 S3 S4 Slide 36 在兩個觀測站或多個觀測站同步觀測相同衛(wèi)星的情況下，衛(wèi)星的軌道誤差、衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差以及電離層和對流層的折射誤差等對觀測量的影響具有一定的相關(guān)性，利用這些觀測量的不同組合（求差）進(jìn)行相對定位，可有效地消除或減弱相關(guān)誤差地影響，從而提高相對定位的精度。 靜態(tài)相對定位 Slide 37 GPS載波相位觀測值可以在衛(wèi)星間求差，在接收機(jī)間求差，也可以在不同歷元之間求差。各種求差法都是觀測值的線性組合。 將觀測值直接相減的過程叫做求一次差，所得結(jié)果稱單差。對一次差繼續(xù)求差，所得結(jié)果稱為雙差，同樣還有三差。這些差分觀測值模型能夠有效地消除各種偏差項(xiàng)。 求解過程也是首先將觀測方程線性化后求解并確定誤差。 靜態(tài)相對定位 Slide 38 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 39 導(dǎo)航的概念首先起源于航海事業(yè)，其最初的含義是引導(dǎo)運(yùn)載體從一個地點(diǎn)航行到另一個地點(diǎn)的過程。導(dǎo)航的首要問題就是確定航行體的即時位置，還要測定其速度、時間、姿態(tài)等狀態(tài)參數(shù)。由此可見，導(dǎo)航是一種廣義的動態(tài)定位。 衛(wèi)星導(dǎo)航是用導(dǎo)航衛(wèi)星發(fā)射的導(dǎo)航定位信息引導(dǎo)運(yùn)動載體安全到達(dá)目的地的一門新興科學(xué)。 GPS在導(dǎo)航領(lǐng)域的應(yīng)用，有著比 GPS靜態(tài)定位更為廣闊的前景。 衛(wèi)星導(dǎo)航概念 Slide 40 GPS導(dǎo)航是一種廣義的 GPS動態(tài)定位，從目前的應(yīng)用看來，主要分為以下幾種方法： （ 1）單點(diǎn)動態(tài)定位 （ 2）實(shí)時差分動態(tài)定位 （ 3）后處理差分動態(tài)定位 GPS動態(tài)定位方法分類 Slide 41 單點(diǎn)動態(tài)定位是用安設(shè)在一個運(yùn)動載體上的 GPS信號接收機(jī)，自主地測得該運(yùn)動載體的實(shí)時位置，從而描述出該運(yùn)動載體的運(yùn)動軌跡。所以 單點(diǎn)動態(tài)定位又叫絕對動態(tài)定位 。例如，行駛的汽車和火車，常用單點(diǎn)動態(tài)定位。 GPS單點(diǎn)動態(tài)定位 Slide 42 實(shí)時差分動態(tài)定位是用安設(shè)在一個運(yùn)動載體上的 GPS信號接收機(jī)，及安設(shè)在一個基準(zhǔn)站上的另一臺 GPS接收機(jī)，聯(lián)合測得該運(yùn)動載體的實(shí)時位置，從而描述出該運(yùn)動載體的運(yùn)行軌跡，故 差分動態(tài)定位又稱為相對動態(tài)定位 。例如，飛機(jī)著陸和船艦進(jìn)港，一般要求采用實(shí)時差分動態(tài)定位，以滿足它們所要求的較高定位精度。 GPS實(shí)時差分動態(tài)定位 Slide 43 后處理差分動態(tài)定位和實(shí)時差分動態(tài)定位的主要差別在于，在運(yùn)動載體和基準(zhǔn)站之間，不必像實(shí)時差分動態(tài)定位那樣建立實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，而是在定位觀測以后，對兩臺 GPS接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測后的聯(lián)合處理，從而計(jì)算出接收機(jī)所在運(yùn)動載體在對應(yīng)時間上的坐標(biāo)位置。例如，在航空攝影測量時，用 GPS信號測量每一個攝影瞬間的攝站位置，就可以采用后處理差分動態(tài)定位。 GPS后處理差分動態(tài)定位 Slide 44 對于動態(tài) GPS用戶，除了需要確定 GPS接收機(jī)載體的實(shí)時位置，往往還要測定載體的實(shí)時航行速度。假設(shè)于歷元 t1和 t2測定的載體實(shí)時位置分別為 X1(t1)和 X2(t2)，則其運(yùn)動速度可簡單地表示為： 由此可得載體運(yùn)行方向的速度為： GPS接收機(jī)載體航速的測定 ???????????????????????????????????????????)()()()()()(111122212 tZtYtXtZtYtXttZYXiiiiii???? ? 21222 ZYXv s ??? ???Slide 45 定時有著廣泛的應(yīng)用。從日常生活到航天發(fā)射，從出外步行到航空航海，都離不開定時。 利用 GPS信號進(jìn)行時間傳遞，一般采用兩種方法： （ 1）一站單機(jī)測時：應(yīng)用一臺 GPS接收機(jī)在一個已知坐標(biāo)的觀測站上進(jìn)行測時的方法。 （ 2）共視對比定時法：在兩個測站上各設(shè)一臺 GPS接收機(jī)，同步觀測同一衛(wèi)星，來測定兩用戶時鐘的相對偏差，達(dá)到高精度時間比對的目的。 GPS定時 Slide 46 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 47 GPS測量誤差來源及其影響 GPS測量通過地面接收設(shè)備接收衛(wèi)星傳送的信息來確定地面點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 GPS定位中，影響觀測量精度的主要誤差來源分為三類： ?與衛(wèi)星有關(guān)的誤差。 ?與信號傳播有關(guān)的誤差。 ?與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。 為了便于理解，通常均把各種誤差的影響投影到站星距離上，以相應(yīng)的距離誤差表示，稱為 等效距離誤差 。 Slide 48 誤差來源 P碼 C/A碼 衛(wèi)星 星歷與模型誤差 鐘差與穩(wěn)定度 衛(wèi)星攝動 相位不確定性 其它 合計(jì) 信號傳播
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