资源描述：
《机载伪卫星差分定位精度分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、机载伪卫星差分定位精度分析祝载橇霆持窟位度轿王宇•，孙国良,邹世开(1•北京航空航天大学，北京100083;2.北京市5136信箱，北京100094)摘要:简要介绍了伪卫星的基木概念和作用，详细论述了无人机机载伪卫星系统的工作模式,并对系统误差源进行了深入的分析，提出在机载伪卫星系统中引入伪距差分技术，介绍了机载伪卫星系统伪距差分技术的工作原理和实现方式•最后利用仿真的方法进行了验证，仿真结果表明，伪距差分技术可以有效地消除机栽伪卫星系统中最大的误差源一—卫星钟差，进而大大提高定位服务精度.关键词:GPS;伪卫星;差分定位;伪距差分中图分类号:P228文献标识码:A文章
2、编号:1008—9268(2007)02一0004—041引言全球定位系统(GPS)可提供全天候，高精度的定位服务，并已被广泛应用.由于GPS的精度，可用性和可靠性都依赖于可跟踪卫星的数量和几何分布情况，在飞机场，峡谷，室内和地下等观测环境下，可视卫星的数量和儿何布局通常无法满足应用的需要.所谓伪卫星(Pseudolite,PL),就是一种可以发射类似导航卫星信号的发射器，它可以固定在地面上或装载在各种飞机，飞艇等离地面较近的载体上•伪卫星辅助GPS定位，可以改善用户的定位精度，可用性和可靠性.伪卫星可分为地基伪卫星和空基伪卫星.II前,伪卫星的应用以地基伪卫星为主，如
3、机场着陆系统等.由于地基伪卫星需要安装在固定地点，且信号覆盖区域较小，无法满足动态，大服务区的需求,而空基伪卫星能够满足上述需求，且远近效应不明显，其中以无人机(Un・mannedAerialVehicle,UAV)为运载平台的伪卫星称为机载伪卫星，主要应用于受到敌方干扰的战场环境中，可构建抗干扰体系•机载伪卫星可通过发射大功率信号，来压制干扰，伪卫星平台自身位置由高精度，抗干扰接收机来确定.美国国防预研计划局(DefenseAdvancedRe-searchProjectsAgency,DARPA)提出了GPX收稿日期:2006—12—22(TheGlobalPosi
4、tioningExperiments)伪卫星计划.GPX旨在提高GPS用户机在有敌方干扰的情况下能有效使用的能力，采用战场上空的无人机來构建伪GPS星座,使其信号功率超过敌方干扰信号的功率.DARPA已在7500m高度上的公务机上以及约3000m高度上的”猎人“无人机上进行了单颗伪卫星试验，定位精度可以达到14.9m(la)［引.2机载伪卫星系统机载伪卫星系统的基本组成如图1所示，系统主要包括GPS卫星,4颗机载伪卫星,1个基准站，数据链路及用户设备.基准站位于服务区中心，接收GPS和伪卫星导航信号,解算出GPS载波相位改正数和伪卫星伪距差分改正数，并实现与GPST的吋
5、间同步，通过VHF数据链向伪卫星发播计算出的两类差分改正信息.机载伪卫星由1台GPS抗干扰接收机,1台GPS信号发生器,1台数据处理计算机,1台钏钟和通信设备等部分组成•机载伪卫星接收GPS卫星导航信号和基准站发播的差分信息，解算出自身的位置，速度和定时结果•生成星历信息后，与接收到的本星伪距差分改正信息一起加载到导航信号中向用户播发.GNSSWorldOfCh川口/2OO7.2圈1机载伪卫星系统组成圈在受到干扰的战场环境屮，用户仅接收伪卫星的导航信号进行差分定位;在无干扰吋，用户可同时接收GPS导航信号进行组合导航.在该系统中，无人机以匀速或匀加速运动为主,正常工作模
6、式下按固定半径的圆轨迹飞行，其飞行高度在地面上空4〜7km,速度约为150km/h,4架无人机的间距保持稳定•通过仿真计算可知，一颗伪卫星在基准站上空7km,另三颗伪卫星均匀分布于服务区周边的上空,高度为4km,可以保持较好的定位几何，服务区面积可达300kin.（半径约为10km）.图2给岀了伪卫星信号覆盖区内各点的GDOP值情况.以基准站为中心,X轴为在东西方向到基准站的距离,y轴为在南北方向到基准站的距离.从图2屮口J以看出，在以基准站为圆心，以10km为半径的区域内,GDOP均小于3.5.为改善伪卫星增强系统的定位服务精度，在其播发的导航电文中带有本星的伪距差分
7、改正信息,下面介绍伪卫星伪距差分技术的实现方法.基准站的位置坐标精确已知，本地接收机连续测量岀全部伪卫星的伪距P,并收集全部伪卫星的星历（位置，速度和加速度）•利用计算出的伪卫星瞬间位置（XpL,y,Z凡）和基准点已知坐标（X6,,Zb）求差，得到伪卫星到基准站的几何距离R为：54o3210圈2信号覆盖区内各点的GDOP值10式屮，上标表示伪卫星号.由于对流层延迟和用户的观测仰角关系密切，不属于用户的公共误差，因此差分改正数中不含对流层延迟.伪距差分改正数计算公式如下：△一R一（ID〜）一R—P+为基准站接收第i号伪卫星的对流层延迟.在伪
