GPS卫星导航培训资料.doc

PAGE PAGE # GPS卫星导航 章六第 dp一麟测ff昆箜及应闭 6. 1 概述 导航的定义：所谓导航，就是引导航行的意思；也就是 确定航行体运动到什么地方和向何方向运动的意思。 导航的首要问题就是确定航行体的即时位置。另外， 为现代载体提供精确的导航信息，还需要测定载体的瞬 间速度，精确的时间，运动载体的姿态等状态参数，进 而〃导引该运动载体准确地驶向预定的位置。由此可 见，导航是一种广义的动态定位。 卫星导航：即用导航卫星发送的导航定位信号引导运动 载体安全到达目的地的一门新兴科学。 GPS导航的特点：用户多样、速度多样、定位实时、数 据和精度多变。 6. 2 GPS卫星导航原理 从目前GPS导航的应用看，主要分以下几种方法： (1 )单点动态定位 它是用安设在一个运动载体上的GPS接收 机，自主地测得该运动载体的实时位置,从而描绘出运动载体的 运行轨迹。所以单点动态定位又叫做绝对动态定位。 (2)实时差分动态定位 它是用安设在一个运动载体上GPS信号 接收机，及安设在一个基准站之间的另一台GPS接收机，联合测得 该运动载体的实时位置，从而描绘出该运动载体的运行轨道，故 差分动态定位又称相对动态定位。 (3 )后处理差分动态定位 它和实时差分动态定位的主要差别 在于，在运动载体和基准站之间，不必像实时动态定位那样建立 实时数据传输，而是在定位观测以后，对两台GPS接收机所采集的 定位数据进行测后的联合处理，从而计算出接收机所在运动载体 在对应时间上坐标位置。 ° 6.2.1単皮功為定德 单点动态定位的基本方程为: 利用(6-1 )解算用户位置时，不是直接求 它的三维坐标，而是求各个坐标分量的修正量， 即给定用户三维坐标的初始值以顔丫讪工讪)， 而求解三维坐标的改正值(△X11, ”△Zu))和 距离偏差d。对(6-1 )式中X/ Yu, Zu分别微分, 便得到线性方程： （6-3） （6-3） PAGE # （6-3） （6-3） PAGE # 6.2.1单皮功爲定伐 一 X | X 〃。 r 1 -z〃。 X S。 2 _ X “。 Y 1 p、 - X ?0 X pg 3 _ X “。 Y 3 日2。 X ,（o X 日3。 4 - X “。 Y 4 p、 X “° 日4。 日4。 其中矩阵： X = [AX nA ynAZw ] T z 2 - -z叭 p 2o z 3 - ? z“。 p 3。 z 4 - x“。 p 4 o Pl -1 -1 -1 -1 PAGE PAGE # PAGE PAGE # 单皮功公定後 6.2.1 对应第j颗卫星的伪距观测值 GP 一麟测tt圓箜及应闭 图1差分动态定位原理框图 图1差分动态定位原理框图 图6-1差分动态定位的原理框图 鳥e 6.2.2例跪差分功爲定佳 所谓差分动态定位（DGPS）,就 是用两台接收机在两个测站上同时 测量来自相同GPS卫星的导航定位 信号，用以联合测得动态用户的精 密位置。其中一个测站是位于己知 坐标点，设在该已知点（又称基准 点）的GPS信号接收机，叫做基准 接收机。它和安装在运动载体上的 GPS信号接收机（简称为动态接收 机）同时测量来自相同GPS卫星的 导航定位信号。基准接收机所测得 的三维位置与该点已知值进行比较, 便可获得GPS定位数据的改正值。 如果及时将GPS改正值发送给若干 台共视卫星用户的动态接收机，而 改正后者所测得的实时位置，便叫 做实时差分动态定位。 6 Nomag GP-S测ft原劉及、回闭 6.2.2例跪爰分功公定德 由式(6-1)可知，基准站R测得至GPS卫星j的伪距为: (6-4) 伪距的改正值为: 动态接收机所测得的伪距: (6-5) (6-6) 动态接收机所测得的伪距加改正后为: (6气 e Nomag Gp-S测ft原劉及、回闭 6.2.2 例臨差分功余定彼 当动态用户远离基准站在1000km以内时，则有: 切三蜩 以三鬲电=捲 故(6-7)式变为： 冬(6-8) 则基准/动态接收机的钟差之差所引起的距离偏差为： 匕声*0^^ (6 9) 如果基准/动态接收机各观测了4颗GPS卫星，则按(6-8)列 出4个方程式，可解出4个未知数(Xk, Yk, Zk, A dr)。 9 PAGE PAGE # PAGE PAGE # GP-S GP-S测fta劉及应闭 6.2-3动盛哉波构佬差分测很 当动态用户和基准站同时观测了 4颗相同的 GPS卫星时，则可得到三个。值，从而按上式列出 三个方程式。因为光速c和载波频率f是已知的， 卫星的轨道位警可以按第 四章的方法算得，故可按三个方程式解算出在t时 刻动态用户位置估 6.3 GPS用于测速.测时