22GPS定位测速原理.ppt

卫星星历的最佳估计值是计算出来的，并上行加载给卫星，再通过导航电文广播给用户。 分为径向、切向、法向误差。 径向误差直接影响伪距误差。 卫星星历误差 2000年5月1日0时起已经取消，此项误差不计 选择可用性(SA) 电离层延迟 电离层位于地球表面以上约70km~1000km之间的大气层区域 影响：使伪距测量增长，使载波相位测量超前 特点： a. 对电波的影响与电波频率有关(可利用) b. 与卫星仰角有关：夜间垂直，误差3m，白天15m，低仰角（0~10deg）白天可达45m 双频接收机可有效地消除电离层延时 单频接收机利用导航电文中的参数，通过模型可作部分补偿。 大气层效应（1） 双频接收机补偿电离层影响 电离层对伪距测量的延时误差 K与卫星仰角和电离层垂直方向电子密度有关 求出K即可确定出修正量 单频接收机利用模型修正电离层影响 电离层延时 其中倾斜因子SF，垂直方向电离层延迟TR E为卫星仰角，R0为地球平均半径，h为高度，DC=5×10-9s Ф=50400s,A与Tp可由导航电文中的相关参数计算 对流层延迟 对流层延迟引起的测距误差 沿路径积分。 n为折射率，与当地温度、压力、相对湿度有关。如不补偿，卫星在天顶，用户在海平面，则误差约2.4m。卫星仰角5o，则误差25m左右。 ,nd:干分量。nw:湿分量 其中，干燥空气引起的分量占约90%，可以比较准确的预测。潮湿空气引起的分量很难预测，目前仍在研究中。 霍普菲尔德经验公式 沿天顶方向，对流层延迟干分量 P:气压 其它方向干分量 大气层效应（2） 成因：信号通过地面、周围物体（车辆、建筑物、山脉等）反射后到达接收机 影响： 接收机测量中的主要误差源之一：载波相位影响5cm，对伪距测量影响10-20m。 使PRN码、导航电文失真 载波相位畸变 严重可导致信号失锁 解决方案： 天线场地：高于反射体、周围有吸波材料、空旷 合理选择天线高度 天线类型：如choke-ring天线（航海与陆地测量可用），可有效衰减水平、负向入射信号 截止角：选星仰角大于5o，一般7度左右o 当信号直射与多路径之差超过10m，可用算法加以抑制 多路径误差 几种常见地面的反射情况 水面：无损耗全部反射（最强），反射系数1 水泥地面、盐碱地带反射强（仅次于水面） 稻田：反射系数0.8 野地：反射系数0.6 森林：反射系数0.3 与接收机元件、跟踪环路带宽、载体动态、信噪比有关 一般C/A码接收机1.5m(1σ)，P码接收机20cm(1 σ) 接收机噪声 定位误差估计 主要指标 GPS 差分技术 控制理论与制导技术研究中心 差分GPS 主要内容 差分GPS应用背景 伪距差分 广域差分GPS简介 以载波为基础的技术 背景 2000年5月1日以前，SA政策致使民用精度下降到100m，难以满足要求 即使SA关闭，民用定位精度仍只有14m左右，难以满足某些特定民用行业需求 精密进场/着陆要求（国际民航组织规定） 车辆自动驾驶：3~5m 精细农业：约1m 差分技术的主要分支(1) 基于码测距的技术： 坐标差分法：这是一种最简单的差分方法 局限性：基准站和用户必须观测同一组卫星。 定位精度不稳定。基本淘汰。 伪距差分法 局限性：修正效果与基线长短有关 短基线时可消除卫星星历误差、卫星钟误差和大部分电离层、对流层误差。 应用最广。 广域差分法 差分技术的主要分支(2) 基于载波的技术 载波相位差分（实时动态/RTK）：利用载波相位观测量辅助定位、测姿。应用热门、研究活跃、重点。 伪距差分技术 （1） 基准站m位置（xm,ym,zm）已知 实际使用的基准站校正算法比较复杂，但更为精确。 tm时刻完成测量，基准站到卫星的真实距离可求 tm时刻基准站对第i颗卫星做出伪距测量 基准站形成伪距差分校正值 考虑时效问题，基准站除了播发卫星ID、tm、伪距校正值还播发伪距变化率校正值 伪距差分技术（2） 用户在t时刻完成观测，生成伪距校正量 用户对伪距值进行校正 得到校正后伪距观测值 同时观测4颗卫星，求出位置 伪距差分的实质 计算的伪距校正值是直接在WGS-84坐标上进行的，无需做坐标变换，因此精度很高。 表面上看，可以直接获得用户在WGS-84坐标中的绝对位置。 实质上其位置是通过基站广播数据进行修正得到的。 其修正是消除基站与用户在伪距测量中的公共误差。 提供伪距校正值和伪距校正值变化率校正值，使用户可以在未