RTKPPP定位算法流程课件.doc

精品 基础知识 GPS精密单点定位的基本原理 GPS精密单点定位一般采用单台双频GPS接收机，利用IGS提供的精密星历和卫星钟差，基于载波相位观测值进行的高精度定位。观测值中的电离层延迟误差通过双频信号组合消除，对流层延迟误差通过引入未知参数进行估计。 时间系统 RTKLIB内部使用GPST(GPST时间)用于GNSS的数据处理和定位算法。数据在RTKLIB内部处理之前，需要转换成GPST时间。使用GPST的原因是避免处理润秒。RTKLIB使用以下结构体表示时间： typedef struct time_t time; /* time(s) expressed by standard time_t */ double sec; /* fraction of second under 1 s */ } gtime_t; GPST和UTC(Universal Time Coordinated) 关系参考【图1】，参考【图2】： 图 SEQ Figure \* ARABIC 1 转换关系公式 图 SEQ Figure \* ARABIC 2 通过使用GPS导航信息中的UTC参数，GPST到UTC或者UTC到GPST之前的转换可以用更准确的表达方式，如【图3】。 图 SEQ Figure \* ARABIC 3 这些参数是由GPS导航消息提供的。 BDT（北斗导航卫星系统时间） BDT（北斗导航卫星系统时间）是一个连续的时间系统，没有润秒。开始历元的时间是【UTC 2006年1月1号 00:00:00】。 北斗时间计算公式【图4】： 图 SEQ Figure \* ARABIC 4 UTC和GPST时间转换同上面的GPS一样，只不过UTC参数来自与北斗导航信息中。 坐标系统 接收机和卫星的位置在RTKLIB中表示为在ECEF(地心地固坐标系)坐标系统中的X, Y, Z组件。 大地坐标到ECEF坐标的转换 转换公式如【图5】。 第三个公式最后一行有错有错，应该为: (v(1 – e2)+h)sin 图 SEQ Figure \* ARABIC 5 参数说明： a : 地球参考椭球的长半径 f : 地球参考椭球的扁平率 h: 椭球高度 : 纬度 : 经度 当前版本的RTKLIB使用的值为【图6】： 图 SEQ Figure \* ARABIC 6 图 SEQ Figure \* ARABIC 7 参考椭球体 ECEF坐系到大地坐标的转换 转换公式如【图8】 图 SEQ Figure \* ARABIC 8 本地坐标到ECEF坐标的转换 在接收机位置的本地坐标，也被称为ENU坐标，通常使用在GNSS导航处理。ECEF坐标到本地坐标转换的旋转矩阵表示为【图9】。 图 SEQ Figure \* ARABIC 9 Er旋转矩阵 参数说明：：接收机位置的纬度 ：接收机位置的经度 通过使用Er和接收机的坐标rr【ECEF】，坐标recef【ECEF】可以被转换到本地坐标的坐标rlocal，公式如【图10】。 图 SEQ Figure \* ARABIC 10 RTKPPP定位算法 单点定位（pntpos） 1:satposs ? 2: estpos ? 3: estvel 计算计算卫星位置、速度和时钟（satposs） 通过广播星历计算卫星钟差（ephclk） 卫星编号到卫星系统的转换（satsys） 根据卫星的编号，获取到对应的卫星导航系统。 选择星历（seleph） 1、传入信号传输时间，卫星编号，导航数据等参数。 2、遍历导航数据，遍历导航数据里面的星历数据，判断星历数据的卫星编号是否和传入的卫星编号相等。 3、如果星历数据的卫星编号和传入的卫星编号相等，就计算星历参考时间(toe)和信号传输时间的时间差。如果不相等，继续处理下一条星历数据。 4、判断计算出来的时间差，如果时间差大于了允许的最大时间差，继续查找下一个星历数据。否则，判断时间差最小的星历数据，记录星历数据的位置。 5、返回之前记录出来的星历数据。 使用广播星历计算卫星时钟偏差（eph2clk） 传入信号发射时刻的时间和星历数据。 计算信号发射时刻的时间和本时段钟差参数参考时间(星历参数toc)的时间差。 通过下式计算钟差，这里还没有处理相对论校正项和tgd：（代码中有个迭代过程，资料上没看到写） 卫星钟差计算出来之后，信号发射时刻的时间还要加上这个钟差。 计算卫星在信号发射时刻的位置、速度和时钟（satpos） 根据星历表选项来选择不同的处理，如下： 广播星历（EPHOPT_BRDC）: ephpos （广播星历到卫星位置和钟差） 根