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GPS定位的主要误差源 多路径误差 产生原因： 接收机天线附近有反射物体，到达接收机信号为直达波和反射信号的叠加。 特点： 反射信号附加时延； 导致卫星信号失锁 模型： 对载波相位的影响： 消除方法：ψ周期短，采用时间平均 GPS定位的主要误差源 相对论效应 产生原因： 卫星和接收机在惯性空间中的速度不同，其所在位置的地球引力也不同，使卫星钟频率产生漂移。 特点： 产生距离偏差，可超过10米 模型： 对载波相位的影响： GM：地球引力常数，a：半长轴；e：卫星轨道偏心率 E：卫星仰角 消除方法：采用相对定位 GPS定位的主要误差源 时钟误差 频率与时钟误差： 振荡模型： 时钟读数： 钟误差： a0：t0时钟偏差；a1：时钟漂移；a2：老化率 积分的随机相对频率误差 GPS定位的主要误差源 时钟误差 卫星钟差： GPS卫星时钟与GPS标准时间的差别； 卫星钟差模型： 系数a0，a1，a2由GPS系统检测站测量，经中心站处理外推后注入到卫星； 解决办法： 1）卫星以导航电文的形式广播给用户，改正后钟差可达20ns精度； 2）通过相对定位的办法消除 GPS定位的主要误差源 时钟误差 接收机钟差： 用单点定位得到钟差修正量： 接收机钟差模型： 1. 多项式模型 2.白噪声模型 解决方法：采用相对定位消除接收机钟差 GPS定位的主要误差源 卫星星历误差 卫星星历表示的轨道与真实轨道之间存在的误差，即由导航电文中的广播星历外推GPS卫星位置而带来的误差； 单点绝对定位精度受星历误差影响最大，无法通过多次重复观测消除； 处理方式： 1）采用轨道改进方法处理观测数据： 在数据处理中引入表征轨道偏差的改正参数进行估计 2）采用精密星历（由IGS中心局提供）定位 3） 采用不同观测站的同步观测值进行差分处理 D：两站间距；ρ：星站距离；σj：星历误 目的： 在空间干扰来向形成波束零点，以抑制来自于该方向的干扰。 主要算法： LCMV（线性约束最小方差）算法： 需要已知信号（卫星）方向。 简化： 即为功率倒置算法。 最优解： GPS自适应干扰抑制 ? w 多通道接收机 干扰源 s.t. 功率倒置算法的实现： 直接求逆（SMI） 利用多个快拍采样估计协方差阵 计算权矢量的估计值 干扰置零 GPS自适应干扰抑制 LMS算法 迭代式 结构图 GPS自适应干扰抑制 导航系统信号和噪声模拟 按照GPS的A/C码产生方式，产生GPS的A/C编码； 按照GPS的波形的表达式产生GPS的编码和接收信号的波形； 对产生的波形按照预先设定的伪距率进行多普勒频移； 对产生的波形按照预先设定的伪距进行延时； 加入卫星钟差和噪声。 按照以上步骤，产生四颗以上卫星的GPS信号。 导航系统仿真实验 解扩接收机仿真 仿真对产生的导航卫星信号波形+噪声设计进行射频放大、滤波、中频解调、检波处理等模块，仿真接收机处理的整个过程； 对检波后的波形进行解扩处理，解算出信号的延时； 按照接收机处理过程仿真码锁定和载波跟踪处理； 对接收机位置进行解算，并统计计算接收机的位置的均方根误差。 改变信噪比和卫星相对于接收机的位置，重复上述过程； 分析处理结果，讨论定位精度的影响因素。 导航系统仿真实验 自适应干扰抑制仿真 在导航信号的波形仿真的试验中，加入对干扰信号的仿真（窄带干扰：可以采用点频干扰和宽带干扰(采用在信号带宽内线性调频干扰的方式或BPSK调制信号），并仿真包含4个以上阵元的阵列（可以采用圆阵、Y形阵等阵列形式）的导航信号+噪声+干扰信号； 进行解扩接收机的仿真处理，获得中频信号； 对所获得的各通道的中频信号进行数字下变频处理，获得数字基带I、Q信号； 仿真功率倒置算法，进行干扰抑制； 对干扰抑制的结果进行解扩与定位解算处理； 分析处理结果，获得信干比的改善因子，画出信干比输出图。 调整干扰的强度和方向，重复上述步骤进行处理，并对处理结果进行讨论。 导航系统仿真实验 GPS伪距导航定位原理 定位方式：静态定位与动态定位 静态定位： 定位点相对于GPS坐标系静止。可以进行大量重复观测，以获得高精度定位。 动态定位： 定位点相对于GPS坐标系运动。确定位置和速度，并进行导航。 GPS伪距导航定位原理 定位模型： 第k颗卫星信号的传播时间为： tr：卫星信号的到达时刻； tk ：测量的卫星发送信号时刻； Tr ：卫星信号到达接收机的真实时刻； Tk ：卫星发送信号的真实时刻； δtr ：接收机钟差； δtk ：第k颗卫星钟差（可由导航电文获得）； τk ：真实传播时间