gps導(dǎo)航定位原理ppt課件-文庫吧資料
2025-05-11 12:15本頁面
【正文】 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 。 ?與信號傳播有關(guān)的誤差。 GPS定時 Slide 47 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 48 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的三維坐標(biāo)。 利用 GPS信號進行時間傳遞，一般采用兩種方法： （ 1）一站單機測時：應(yīng)用一臺 GPS接收機在一個已知坐標(biāo)的觀測站上進行測時的方法。假設(shè)于歷元 t1和 t2測定的載體實時位置分別為 X1(t1)和 X2(t2)，則其運動速度可簡單地表示為： 由此可得載體運行方向的速度為： GPS接收機載體航速的測定 ???????????????????????????????????????????)()()()()()(111122212 tZtYtXtZtYtXttZYXiiiiii???? ? 21222 ZYXv s ??? ???Slide 46 定時有著廣泛的應(yīng)用。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。例如，飛機著陸和船艦進港，一般要求采用實時差分動態(tài)定位，以滿足它們所要求的較高定位精度。例如，行駛的汽車和火車，常用單點動態(tài)定位。 衛(wèi)星導(dǎo)航概念 Slide 41 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）單點動態(tài)定位 （ 2）實時差分動態(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 42 單點動態(tài)定位是用安設(shè)在一個運動載體上的 GPS信號接收機，自主地測得該運動載體的實時位置，從而描述出該運動載體的運動軌跡。 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)運動載體安全到達目的地的一門新興科學(xué)。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)。 求解過程也是首先將觀測方程線性化后求解并確定誤差。對一次差繼續(xù)求差，所得結(jié)果稱為雙差，同樣還有三差。各種求差法都是觀測值的線性組合。 靜態(tài)相對定位 T1 T2 S1 S2 S3 S4 Slide 37 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。安置在基線端點的接收機固定不動，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。 利用載波相位觀測量進行靜態(tài)絕對定位 Slide 35 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。整周未知數(shù)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，否則稱為實數(shù)解。 利用偽距進行靜態(tài)絕對定位 Slide 34 應(yīng)用載波相位進行靜態(tài)絕對定位，其精度高于用偽距進行靜態(tài)絕對定位。 靜態(tài)絕對定位 Slide 33 利用偽距觀測量進行靜態(tài)絕對定位時，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行求解。動態(tài)定位將在后面的導(dǎo)航部分講述。 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)分為動態(tài)絕對定位和靜態(tài)絕對定位。在一個端點坐標(biāo)已知的情況下，可以用基線向量推求另一待定點的坐標(biāo)。 相對定位時，用兩臺接收機分別安置在基線的兩端，同步觀測相同的 GPS衛(wèi)星，以確定基線端點的相對位置或基線向量。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上。 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(chǔ)，根據(jù)已知的衛(wèi)星瞬時坐標(biāo)，來確定接收機天線所對應(yīng)的點位，即觀測站的位置。 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，此處不進行詳細(xì)介紹，可參見有關(guān)參考資料。采用這種方法進行短基線定位時，利用雙頻接收機只需觀測一分鐘便能成功的確定整周未知數(shù)。 由于三差法可以消除許多誤差，所以使用較廣泛。也稱為固定解（ fixed solution） （ 2）實數(shù)解 當(dāng)誤差消除得不夠完全時，整周未知數(shù)無法估計很準(zhǔn)確，此時直接將實數(shù)解作為最后解。 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)作平差計算中的待定參數(shù)來加以估計和確定。 ? ? ? ?? ? ? ?? ?? ?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，表達為時間、衛(wèi)星至接收機的距離、載波頻率的函數(shù)，同時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 偽距法是在進行載波相位測量的同時又進行了偽距測量，將偽距觀測值減去載波相位測量的實際
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