gps導(dǎo)航定位原理ppt課件-在線瀏覽
2025-06-22 12:15本頁面
【正文】 L1載波的觀測誤差約為 ， L2載波的觀測誤差約為。 載波相位觀測是目前最精確的觀測方法。此外，在接收機(jī)跟蹤 GPS衛(wèi)星進(jìn)行觀測過程中，常常由于接收機(jī)天線被遮擋、外界噪聲信號干擾等原因，還可能產(chǎn)生整周跳變現(xiàn)象。 載波相位測量的主要問題 Slide 17 載波相位測量觀測方程 載波相位觀測的的觀測量是 GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信號與接收機(jī)本振參考信號的相位差。 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。 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。 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)。 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)。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。 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。 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 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。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。 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）。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。 相對定位是目前 GPS定位中精度最高的一種定位方法。無論動態(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。 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。 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。 在載波相位靜態(tài)絕對定位中，應(yīng)注意對觀測值加入電離層、對流層等各項(xiàng)改正，防止和修復(fù)整周跳變，以提高定位精度。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)。 在實(shí)踐中，根據(jù)不同要求，可選用不同的精度評價(jià)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(shí)間誤差綜合影響的精度因子 定位精度的評價(jià) Slide 36 相對定位也分靜態(tài)定位和動態(tài)定位。 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 Slide 38 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。 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。這些差分觀測值模型能夠有效地消除各種偏差項(xiàng)。 靜態(tài)相對定位 Slide 39 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 40 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(gè)地點(diǎn)航行到另一個(gè)地點(diǎn)的過程。由此可見，導(dǎo)航是一種廣義的動態(tài)定位。 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。所以 單點(diǎn)動態(tài)定位又叫絕對動態(tài)定位 。 GPS單點(diǎn)動態(tài)定位 Slide 43 實(shí)時(shí)差分動態(tài)定位是用安設(shè)在一個(gè)運(yùn)動載體上的 GPS信號接收機(jī)，及安設(shè)在一個(gè)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(shí)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 。 GPS實(shí)時(shí)差分動態(tài)定位 Slide 44 后處理差分動態(tài)定位和實(shí)時(shí)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(shí)差分動態(tài)定位那樣建立實(shí)時(shí)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(shí)間上的坐標(biāo)位置。 GPS后處理差分動態(tài)定位 Slide 45 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(shí)位置，往往還要測定載體的實(shí)時(shí)航行速度。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(shí)。 （ 2）共視對比定時(shí)法：在兩個(gè)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(shí)鐘的相對偏差，達(dá)到高精度時(shí)間比對的目的。 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。 ?與接收設(shè)備有關(guān)的誤差。 Slide 49 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)
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