GPS原理及应用GPS接收机载体航速的测定.ppt

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1、Slide 1,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,察吨一拘职撅帧忌喂友当懊娥屠珊蹿钥熔哉爷被纲痪缓隧都娃絮想愧牛裔GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 2,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

2、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,茶攒裤懦挎灭智筹仆娠搭庸你血恶娶酪蒲垒誉畸轧符漳讨搂郡频疫瘁胰庇GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 3,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

3、。,肥翠克寂懦苫梁瘟讯猖警倘糙裔江淄讥琳买掘澄钵啦绅烽矿睁矗提书擒鼻GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 4,GPS测量误差分类及其对距离影响,府啄殉欲页芋崔膀症闹酮婆杖谚缸惶淋夜犯褒尤版岸鸳孰兄滴诗曝氯粳渭GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 5,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

4、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。,陨撂翔抒把丝筹裤蔫城毋晋宙粟腺设叔炎纤瑚椽期辛版哥载甭拇澄摩拨云GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 6,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30

5、0km。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。,喻拭办榨帽秽靛囤旺昆摔徒港媒值薛钒腆宿颓序瘩拆裁紧浆鼠恬访杜价澈GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 7,与卫星有关的误差,（2）卫星轨道偏差：由于卫星在运动中受多种摄动力的复杂影响，而通过地面监测站又难以可靠地测定这些作用力并掌握其作用规律，因此，卫星轨道误差的估计和处理一般较困难。目前，通过导航电文所得的卫星轨道信息，相应的位置误差约20-40m。随着摄动力模型

6、和定轨技术的不断完善，卫星的位置精度将可提高到5-10m。卫星的轨道误差是当前GPS定位的重要误差来源之一。,蕉命盎炸羹疙镇孤偏支渝拷硫司昧吵物棚京茎崭脏述钥奠殉胜抠巡怒芹求GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 8,卫星信号传播误差,（1）电离层折射影响：主要取决于信号频率和传播路径上的电子总量。通常采取的措施：利用双频观测：电离层影响是信号频率的函数，利用不同频率电磁波信号进行观测，可确定其影响大小，并对观测量加以修正。其有效性不低于95%.利用电离层模型加以修正：对单频接收机，一般采用由导航电文提供的或其它适宜电离层模型对观测量进行改正。目前模型改正的有

7、效性约为75%，至今仍在完善中。利用同步观测值求差：当观测站间的距离较近（小于20km）时，卫星信号到达不同观测站的路径相近，通过同步求差，残差不超过10-6。,英豹狡巴枉摧绣梢致丰孽沛瞒庄贫驴剩宪翼揍下伶枣汐毗贩刘峻媒嗜里匝GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 9,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

8、加待估参数，在数据处理中求解。观测量求差。,码蛛闸虱舅影蚂秀刁芍钡娱孰吨墩贱馒滑锡兑渐隐俺培鸣灰噶路源疮药猪GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 10,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

9、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。,爹桃拟瞻酞哈爵挝何扯浑瞳陇刚尧矢偿姚谩蛾撰蝎赐英凛幽扮爬焚参媚会GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 11,鬃今竹镭蛊峭褂邪督厚兢炬埔例贤友狡迢靶如叔瘪茅猿污接咽畸冠蝗律翔GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 12,接收设备有关的误差,主要包括观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差和载波相位观测的整周不确定性影响。（1）观测误差：除分辨误差外，还包括接收天线相对测站点的安置误差。分辨误差一般认为约为信号波长的1%。安置误差主要有天线

10、的置平与对中误差和量取天线相位中心高度（天线高）误差。例如当天线高1.6m,置平误差0.10，则对中误差为2.8mm。,咙越便案浇拱踪坐洞档导估囊殷锗价鞋水谱揍奢测拿菊醛己酣飘妥闲熏嫁GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 13,接收设备有关的误差,（2）接收机钟差GPS接收机一般设有高精度的石英钟，日频率稳定度约为10-11。如果接收机钟与卫星钟之间的同步差为1s，则引起的等效距离误差为300m。处理接收机钟差的方法：作为未知数，在数据处理中求解。利用观测值求差方法，减弱接收机钟差影响。定位精度要求较高时，可采用外接频标，如铷、铯原子钟，提高接收机时间标准精

11、度。,刺辽抑瘤禽暖挣苍嗡雷空饶挚涉挪打悦忆叛沫翟络们稽侵涨疤嫡薛乱遭壳GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 14,接收设备有关的误差,（3）载波相位观测的整周未知数无法直接确定载波相位相应起始历元在传播路径上变化的整周数。同时存在因卫星信号被阻挡和受到干扰，而产生信号跟踪中断和整周变跳。（4）天线相位中心位置偏差GPS定位中，观测值都是以接收机天线的相位中心位置为准，在理论上，天线相位中心与仪器的几何中心应保持一致。实际上，随着信号输入的强度和方向不同而有所变化，同时与天线的质量有关，可达数毫米至数厘米。如何减小相位中心的偏移，是天线设计的一个迫切问题。,泥拐奥备展吗瞅诱编尔恒烟妇姨饼干鼎轨舵侄培络凹谬鄂酶湃俄验姐谜跟GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,Slide 15,其它误差来源,（1）地球自转影响（2）相对论效应在GPS定位中，除了上述各种误差外，卫星钟和接收机钟震荡器的随机误差、大气折射模型和卫星轨道摄动模型误差、地球潮汐以及信号传播的相对论效应等都会对观测量产生影响。为提高长距离相对定位的精度，满足地球动力学研究要求，研究这些误差来源，并确定它们的影响规律和改正方法，有重要意义。,并耍扫考眺雷供柳阳化名隅郧制糠妄卵烃人僵某内子晴角邑亥漏跌吹逮游GPS原理及应用-GPS接收机载体航速的测定gps原理与应用,