GPS衛(wèi)星導(dǎo)航原理
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第2節(jié) GPS衛(wèi)星導(dǎo)航原理
概念:
(1)單點動態(tài)定位 它是用安設(shè)在一個運動載體上的GPS接收機(jī),自主地測得該運動載體的實時位置,從而描繪出運動載體的運行軌道。所以單點動態(tài)定位又叫做絕對動態(tài)定位。
(2)實時差分動態(tài)定位 客觀存它是用設(shè)安在一個運動載體上GPS信號接收機(jī),及安設(shè)在一個基準(zhǔn)站之間的另一臺GPS接收機(jī),聯(lián)合測得該運動載體的實時位置,從而描繪出該運動載體的運行軌道,故差分動態(tài)定位又稱相對動態(tài)定位。
(3)后處理差分動態(tài)定位 它和實時差分動態(tài)定位的主要差別在于,在運動載體和基準(zhǔn)站之間,不必像實時動態(tài)定位那樣建立實時數(shù)據(jù)傳輸,而是在定位觀測以后,對兩臺GPS接收機(jī)所采集的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行測后的聯(lián)合處理,從而計算出接收機(jī)所在運動載體在對應(yīng)時間上坐標(biāo)位置。
6.2.1 單點動態(tài)定位
單點動態(tài)定位的基本方程為:
其中Xu,Yu,Zu為動態(tài)用戶在tk時刻的瞬時位置;Xj,Yj、Zj是弟j顆GPS衛(wèi)星在其運動軌道上瞬時位置,,它可根據(jù)廣播星歷計算:p/j為碼接收機(jī)所測得的GPS信號接收天線和第j顆GPS衛(wèi)星之間的距離,即站星距離;d是由于接收機(jī)時鐘誤差等因素所引起的站星距離偏差。
利用(6-1)解算用戶位置時,不是直接求它的三維坐標(biāo),而是求各個坐標(biāo)分量的修正量,即給定用戶三維坐標(biāo)的初始值(Xu,Yu,Zu),而求解三維坐標(biāo)的改正值△Xu,△Yu,△Zu和距離差d。對(6-1)式中Xu,Yu,Zu分別微分,便得到線性方程:
6.2.2 偽距差分動態(tài)定位
所謂差分動態(tài)定位(DGPS),就是用兩臺接收機(jī)在兩個測站上同時測量來自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號,用以聯(lián)合測得動態(tài)用戶的精密位置。其中一個測站是位于已知坐標(biāo)點,設(shè)在該已知點(又稱基準(zhǔn)點)的GPS信號接收機(jī),叫做基準(zhǔn)接收機(jī)。它和安裝在運動載體上的GPS信號接收機(jī)(簡稱為動態(tài)接收機(jī))同時測量來自相同GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號;鶞(zhǔn)接收機(jī)所測得的三維位置與該點已知值進(jìn)行比較,便可獲得GPS定位數(shù)據(jù)的改正值。如果及時將GPS改正值發(fā)送給若干臺共視衛(wèi)星用戶的動態(tài)接收機(jī),而改正后者所測得的實時位置,便叫做實時差分動態(tài)定位。圖6-1為差分動態(tài)定位的原理框圖。
由式(6-1)可知,基準(zhǔn)站R測得至GPS衛(wèi)星j的偽距為:
如果基準(zhǔn)/動態(tài)接收機(jī)各觀測了4顆GPS衛(wèi)星,則按(6-8)列出4個方程式,可解出4個未知數(shù)(Xk,Yk,Zk,△dr)。
6.2.3動態(tài)載波相位差分測量
當(dāng)動態(tài)用戶和基準(zhǔn)站各用一臺雙頻接收機(jī)進(jìn)行載波相位測量時,低則可有效地提高動態(tài)定位的實時位置精度。在此情況下,參照式(6-10)和式(6-11),則知載波L1和L2的剩余相位觀測值為:
根據(jù)式(6-11)的解算方法,即可由上式算出載波相位雙頻觀測后的動態(tài)用戶位置估值的改正數(shù)。
本文編號:1510529
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