GPS卫星定位原理及其应用 绝对定位原理 2019/4/20
第六章 GPS绝对定位原理 本章研究的内容： 1.测码伪距和测相伪距绝对定位方法和相应的定位模型。 2.绝对定位在导航学中定位精度的评价方法。 3.卫星的几何分布对定位精度的影响。 4.利用GPS测时和测速的基本原理。 2019/4/20
一、绝对定位方法概述 1.什么是绝对定位 2.与相对定位的区别 3.绝对定位的基本原理 4.绝对定位的实质 5.绝对定位的分类 2019/4/20
二、动态绝对定位 1.测码伪距动态绝对定位 测码伪距观测方程可写为 或写为 2019/4/20
在同一测站同步观测4颗卫星得到方程组 2019/4/20
取测站坐标初始值向量为： 其改正数向量为： 则有方程组： 2019/4/20
则方程可写为： 由此可得到： 当存在多余观测时，可写成误差方程组的形式： 2019/4/20
2.测相伪距动态绝对定位 测相伪距观测方程为： 设 2019/4/20
测相伪距观测方程可变为： 当存在多余观测时，误差方程式可表示为 其中： 2019/4/20
当同一历元同步观测卫星数为 时， 则可一列出误差方程组为： 当同一历元同步观测卫星数为 时， 则可一列出误差方程组为： 2019/4/20
三、静态绝对定位原理 1.测码伪距静态绝对定位法 2019/4/20
2.测相伪距静态绝对定位法 2019/4/20
当不同历元观测不同卫星的误差方程组为： 2019/4/20
四、观测卫星的几何分布及其对绝对定位精度的影响 决定GPS绝对定位精度的两个因素是： （1）所测卫星在空间的几何分布（卫星分布的几何图形）。 （2）观测量的精度。 1.绝对定位精度的评价 以测码伪距为观测量，进行动态绝对定位时，根据测码伪距方程可以得到在空间直角坐标系中权系数阵为 或： 2019/4/20
对于大地坐标系中相应点位坐标的权系数阵为： 2019/4/20
在导航学中，估算未知参数解的精度，一般采用有关精度因子DOP（Dilution of precision）的概念，其定义为： 为伪距测量中误差。 根据不同要求，可采用不同的精度评价模型和相应的精度因子： 平面位置精度因子HDOP（Horizontal DOP)：相应平面精度。 高程精度因子VDOP(Vertical DOP)：相应的高程精度。 空间位置精度因子PDOP(Position DOP)：相应的三维定位精度。 接收机钟差精度因子TDOP（Time DOP)：钟差精度。 几何精度因子GDOP（Geometric DOP）：描述空间位置误差 和时间误差综合影响的精度因子。 2019/4/20
几种精度因子的计算公式： 平面位置精度因子HDOP： 高程精度因子VDOP： 空间位置精度因子PDOP： 接收机钟差精度因子TDOP： 几何精度因子GDOP： 2019/4/20
1.卫星分布的几何图形对精度因子的影响 TDOP GDOP PDOP VDOP HDOP 某一时间段内DOP值的变化情况图 6 12 24 18 6 12 24 18 6 12 24 18 TDOP GDOP PDOP 6 12 24 18 6 12 24 18 VDOP HDOP 某一时间段内DOP值的变化情况图 2019/4/20
当所测卫星分布图形较差的情况下，可采用约束解 约束解：是将已经以必要精度已知的一个或多个未知参数，作为已知值固定下来，或者限制其变化不超过一定范围，来解算其它未知参数。 6 7 5 6 7 5 有高程约束的GDOP值 无约束的GDOP值 2019/4/20
卫星选择原则 1.卫星高度角的控制。 2.卫星所构成的空间图形使其GDOP值最小。 由观测站与4颗卫星构成六面体，设其体积为V 所以，原则上应在可测卫星中，选择各种可能的4颗卫星的组合来计算相应的GDOP（或PDOP），并选取其中GDOP（或PDOP）为最小的一组卫星进行观测和计算。 2019/4/20
五、GPS接收机载体航速的测定 设历元 测定载体的实时位置分别为： 其运动速度可表示为： 2019/4/20
多普勒频移测速法 什么是多普勒频移？ 由于GPS用户接收机的载体和GPS卫星之间的相对运动，所以，接收机收到的GPS载波信号，与卫星发射的载波信号的频率是不同的，其间的频率差，称为多普勒频移。 2019/4/20
多普勒频移测速法 多普勒频移，为已知观测量 接收机与卫星之间的距离变率 当大气折射对伪距影响已做修正，则得到方程为 接收机钟差可以改正，则伪距的时间变率为： 2019/4/20
通过伪距观测方程可得： 当卫星速度已知，得到误差方程： 2019/4/20
当同步观测卫星数大于4，得误差方程组 2019/4/20
六、GPS测时 利用GPS测时，目前主要有两种方法 （1）单站单机测时法 2019/4/20
2.共视法 原理：在两个观测站上各设一台GPS接收机，并同步观测同 一卫星，来测定两用户时钟的相对偏差，从而达到高精度时间比对目的。 设两观测站 和 ，于历元t同步观测卫星 ，则可以求得伪距分别为： 2019/4/20
将两式相减 2019/4/20