导航系统的PVT解算.ppt

导航系统的PVT解算 一、绪论 通常卫星导航接收机由射频接收，基带处理和PVT解算三部分组成。PVT解算，顾名思义，即指用户接收机的位置、速度和时间解算。 接下来将针对GPS和GLONASS系统来讲述它们各自PVT解算中的用户位置计算过程，这也是本人对该部分的学习和总结。 计算用户位置可以采用伪距定位法和载波相位定位方法，后者精度较前者高，但前者比较普遍，以下讲述的都是关于伪距定位的过程。 一、绪论 卫星系统的时间问题说明。 每个独立的卫星系统的卫星钟面时是由与之对应的系统时来设定的，每个系统时又由其相对应的世界协调时（UTC）来设置的。 二、单点定位原理 用户可以从卫星发射的星历数据中得到GPS卫星的位置，也可以测量出卫星到接收机的距离，因此用户位置就可以确定了。 三、定位方程 是用户测得的伪距值，只考虑传统误差源（除此之外还有固体潮和大洋负荷等误差），它可以表示为： 三、定位方程 四、PVT解算流程 第一步：确定观测时刻。 第二步：提取导航电文。 第三步：计算观测时刻的卫星位置、速度、仰角 和倾角。 第四步：获得伪距测量值。 第五步：利用定位方程，计算各用户位置、速度 和时间。 第六步：用户位置的经纬度转换。 四、确定观测时刻 这里的观测时刻指的是当前接收到的导航电文的发送时刻。 假设在用户端某时刻（由用户接收机的本地时间确定）接收到来自n颗卫星（n4）的导航电文，现在要通过这n组导航电文确定出用户位置，则必须首先知道这n颗卫星的位置。由于接收到的导航电文中只提供了某个参考时刻时与卫星位置相关的参数，所以，要计算当前时刻的卫星位置，就得由用户重新确定出与参考时刻在同一参考时间系统下的该导航电文的发送时刻，即这里提到的观测时刻，然后计算出观测时刻的卫星位置。 四、确定观测时刻 观测时刻可以直接从导航电文中本帧的钟面时和捕获跟踪所提供的码片相位得到。 五、提取导航电文 在GPS系统中，要提取出正确的导航电文，需要进行如下步骤： 第一步：将跟踪输出数据转换为导航数据位； 第二步：进行子帧匹配和奇偶校验，找到子帧的起始位置； 第三步：按照导航电文的编码格式，从各子帧中获得导航电文。 1、GPS系统导航数据格式及导航电文提取 1、GPS系统导航数据格式及导航电文提取 一个超帧包含25页，每页由5个子帧构成，每个子帧包含10个字，每个字由30个导航数据位构成，每个导航数据位包含20个C/A码周期，每个C/A码周期有1023个码元。 2 、GLONASS系统导航数据格式及导航电文提取 在GLONASS系统中，要提取出正确的导航电文，需要进行如下步骤： 第一步：根据时间标记，找到帧的起始位置； 第二步：剥离明德码； 第三步：将相对码变成导航数据位； 第四步：进行汉明码校验，获得真正可用的导航数据； 第五步：按照导航电文的编码格式，从各字符串中获得导航电文。 2 、GLONASS系统导航数据格式及导航电文提取 2 、GLONASS系统导航数据格式及导航电文提取 2 、GLONASS系统导航数据格式及导航电文提取 2 、GLONASS系统导航数据格式及导航电文提取 六、计算卫星位置和速度 1、GPS系统中卫星位置和速度计算 利用星历（ephemeris）解算卫星位置，过程如下： a、计算出发送时刻t的卫星钟面时间 GLONASS卫星在地固坐标系PZ-90坐标系下的加速度简略公式 如下： 具体实现步骤如下： a、从即时数据中获取参考时刻的卫星位置参数 ，包括位置 ，速度 ，加速度 ； b、确定积分步进h，一般取30s或60s； c、采用四阶龙贝格－库塔进行积分计算。 每次积分公式如下: 七、伪距计算 1、GPS伪距计算 七、伪距计算 * * s1、s2、s3分别是二维坐标下卫星位置，U为用户位置，x1、x2、x3为卫星到用户的距离，从图上可知，只要知道的三颗卫星的位置以及它们到用户的距离就可以确定出用户的二维位置。 令 是传输时间的钟面时，则有： 其中， 是伪距的精确值, 为卫星位置误差对距离的影响， 是对流层延迟误差， 是电离层延迟误差， 是接收机测量误差， 是相对论时间修正， 是卫星的时钟误差， 是用户时钟误差。 由于 误差在数据处理中难以模型化消除其影响，所以当暂不考虑 和 它们时， ， ， （3.2） （3.1） 令修正后的伪距为： 而， 表示成 ，并把它称为伪距的测量值， 所以式（3.2）可以表示为： （3.3） 其中， 为第i颗卫星的位置， 为所要求的用户位置。 为方便讨论，通常习惯将 则确定用户位置的方程如下： （3.4） GPS系统中，由导航电文的周