GPS原理及应用------GPS接收机载体航速的测定PPT课件.ppt

对于动态GPS用户,除了需要确定GPS接收机载体的实时位置,往往还要测定载体的实时航行速度。假设于历元t1和t2测定的载体实时位置分别为X1(t1)和X2(t2),则其运动速度可简单地表示为:
由此可得载体运行方向的速度为:
GPS接收机载体航速的测定
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定时有着广泛的应用。从日常生活到航天发射,从出外步行到航空航海,都离不开定时。
利用GPS信号进行时间传递,一般采用两种方法:
(1)一站单机测时:应用一台GPS接收机在一个已知坐标的观测站上进行测时的方法。
(2)共视对比定时法:在两个测站上各设一台GPS接收机,同步观测同一卫星,来测定两用户时钟的相对偏差,达到高精度时间比对的目的。
GPS定时
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GPS测量误差来源及其影响
GPS测量通过地面接收设备接收卫星传送的信息来确定地面点的三维坐标。
GPS定位中,影响观测量精度的主要误差来源分为三类:
•与卫星有关的误差。
•与信号传播有关的误差。
•与接收设备有关的误差。
为了便于理解,通常均把各种误差的影响投影到站星距离上,以相应的距离误差表示,称为等效距离误差。
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误差来源
P码
C/A码
卫星
星历与模型误差
钟差与稳定度
卫星摄动
相位不确定性
其它
合计












信号传播
电离层折射
对流层折射
多路径效应
其它
合计





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接收机
接收机噪声
其它
合计






总计

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GPS测量误差分类及其对距离影响
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按误差性质分类
上述误差,按误差性质可分为系统误差与偶然误差两类。偶然误差主要包括信号的多路径效应,系统误差主要包括卫星的星历误差、卫星钟差、接收机钟差以及大气折射的误差等。其中系统误差无论从误差的大小还是对定位结果的危害性都比偶然误差要大得多,它是GPS测量的主要误差源。同时系统误差有一定的规律可循,可采取一定的措施加以消除。
系统误差是由于仪器本身不精确、或实验方法粗略、或实验原理不完善而产生的。
偶然误差是由各种偶然因素对实验者、测量仪器、被测物理量的影响而产生的。
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与卫星有关的误差
(1)卫星钟差
GPS观测量均以精密测时为依据。GPS定位中,无论码相位观测还是载波相位观测,都要求卫星钟与接收机钟保持严格同步。实际上,尽管卫星上设有高精度的原子钟,仍不可避免地存在钟差和漂移,偏差总量约在1 ms内,引起的等效距离误差可达300km。
卫星钟的偏差一般可通过对卫星运行状态的连续监测精确地确定,并用二阶多项式表示:tj=a0+a1(t-t0e)+a2(t-t0e)2。式中的参数由主控站测定,通过卫星的导航电文提供给用户。
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卫星信号传播误差
(2)对流层的影响
对流层折射对观测量的影响可分为干分量和湿分量两部分。干分量主要与大气温度和压力有关,而湿分量主要与信号传播路径上的大气湿度和高度有关。目前湿分量的影响尚无法准确确定。对流层影响的处理方法:
•定位精度要求不高时,忽略不计。
•采用对流层模型加以改正。
•引入描述对流层的附加待估参数,在数据处理中求解。
•观测量求差。
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卫星信号传播误差
(3)多路径效应:也称多路径误差,即接收机天线除直接收到卫星发射的信号外,还可能收到经天线周围地物一次或多次反射的卫星信号。两种信号迭加,将引起测量参考点位置变化,使观测量产生误差。在一般反射环境下,对测码伪距的影响达米级,对测相伪距影响达厘米级。在高反射环境中,影响显著增大,且常常导致卫星失锁和产生周跳。措施:
•安置接收机天线的环境应避开较强发射面,如水面、平坦光滑的地面和建筑表面。
•选择造型适宜且屏蔽良好的天线如扼流圈天线。
•适当延长观测时间,削弱周期性影响。
•改善接收机的电路设计。
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