1、第四章GPS伪距导航定位原理,内 容, 4.1 GPS定位的基本概念 4.2 伪距定位原理 4.3 GPS定位的几何精度因子 4.4 GPS测速原理,4.1 GPS定位的基本概念,绝对定位 利用GPS接收机观测4颗以上的GPS卫星，独立确定选定待定点在WGS-84坐标系中的位置。 优点：只需一台接收机即可独立定位，数据处理简单；应用较广。 缺点：受卫星星历误差和卫星信号传播延迟影响显著，定位精度较低。 相对定位 在两个或若干个观测点上，设置GPS接收机，同步跟踪观测同一组GPS卫星，测定它们之间的相对位置。 特点：至少有一点或几个点的位置是已知的（基准点/参考点） 优点：有效地消除或减弱许多共
2、性误差，如卫星钟误差、星历误差、大气传播延迟误差工、SA影响等。 缺点：作业复杂、两点间距离有限（1000km 之内）。,静态定位 若待定点相对于地固坐标系静止，或没有可察觉到的运动，或微小运动，确定这样的点位置叫做静态定位。 动态定位 待定位点相对于地固坐标系有明显的运动，则这样的点定位称为动态定位。 观测量分：码相位定位、载波相位定位,4.2 伪距定位原理,原理：通过空间三球交于一点（3R定位法）来确定未知点在空间的位置。,测距码,C/A码（测距时有模糊度）,P码,4.2.1 基本观测量及定位模型,测距码定位原理,距离测定的基本思路信号（测距码）传播时间的测定,信号传播时间的测定,观测量:
3、信号从卫星至接收机的传播时间。,式中： T为理想的GPS时刻；t为时钟的表面时； k接收机，j卫星；tk 、tk：接收机和卫星相对GPS时的钟差， ：真实的传播时延。,伪距：,卫星至接收机的几何距离公式：伪距方程：,显然当j=4时，可解方程组，求得4个未知数，这就是伪距测量定位原理。 GPS是四维定位：在定位的同时，还可定时。,4.2.2 GPS伪距定位解算,组成观测误差方程； 计算卫星的位置和钟差； 电离层与对流层等误差的改正； 定位解算。,伪距测量的误差方程,卫星位置和钟差计算 由导航电文中的参数计算卫星在 时刻的位置和钟差。 电离层与对流层等误差的改正 以后章节介绍,定位解算,当观测4颗
4、卫星时（n=4）,只能忽略观测随机误差，则：AX-L=0 其代数解为：观测4颗以上卫星时，可根据最小二乘法求解。其解为：,实际定位结果为：迭代，两次相邻解算结果之差小于解算精度要求为止。,精度估算,伪距观测值的均方根差：未知数X的权逆阵：定位精度估算值：, 4.3 GPS定位的几何精度因子,影响GPS定位精度因素 观测值的精度 GPS观测误差源主要包括卫星星历误差、卫星钟差、电离层和对流层误差等。 参与定位卫星相对于接收机的几何图形-权逆阵,几何精度因子 三维位置的几何精确度因子PDOP高度几何精度因子VDOP二维水平位置几何精度因子HDOP,时钟几何精度因子TDOP总几何精度因子GDOP在相同的观测精度情况下，几何精度因子DOP值越小，定位精度越高；反之则越低。所以它实质上是误差放大因子。,最佳星座的选择 观测卫星的仰角不得小于510，以减小大气折射误差； 使参与定位卫星的几何精度因子GDOP最小，以确保获得最高的定位和定时精度。 选星方法 用户概略坐标和卫星概略星历，按各时间段进行选星； 天顶方向卫星与其他相距120三颗卫星。 GDOP超过6时则应定位不可信报警。, 4.4 GPS测速原理,多普勒效应接收机至卫星的距离 变化率（径向速度）：,GPS单点测速误方程卫星钟差变化率：矩阵形式,接收机运动速度：,
