Lecture 13 GPS单点定位

《Lecture 13 GPS单点定位》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、GPS原理及其应用第十三讲GPS单点定位张小红武汉大学测绘学院主要内容1.伪距单点定位的基本原理2.伪距单点定位的数学模型3.单点定位精度评估方法内容回顾=ecntaisdseilm00,0681xeimdtndoecseplarsEep利用测距码测定卫星到地面接收机间的距离内容回顾•GPS伪随机码的特性•有规律的、周期性的二进制序列内容回顾•GPS伪随机码的特性•伪随机码的测距原理传播时间：接收机本机复制码从产生到与接收到的信号对齐之间的时间延迟站星距离=信号传播时间x光速主要内容1.伪距单点定位的

2、基本原理2.伪距单点定位的数学模型3.单点定位精度的评估方法单点定位概念•定义VGPS单点定位通常是指只利用一台GPS接收机直接确定观测站在地心地固坐标系中的绝对坐标的一种定位方法，单点定位也叫绝对定位。•分类V标准单点定位(SPP)•伪距观测值•广播星历•粗略误差模型V精密单点定位(PPP)•伪距和相位观测值•精密星历•精密误差模型伪距单点定位的基本原理•一个站星距离V测站位于以卫星为球心，站星距离为半径的球面上伪距单点定位的基本原理•两个站星距离V构成两个球面V两个球面相交为圆V测站位于圆圈上伪距

3、单点的基本原理•三个站星距离V构成三个球面V三个球面两两相交于两点V测站位于其中任意一点空间距离后方交会•三个站星距离+地球表面=一点主要内容1.伪距单点定位的基本原理2.伪距单点定位的数学模型3.单点定位精度的评估方法伪距观测方程s接收机钟差P=×Δ=×−ctctt()R=Rc+×()dt−dtRS伪距卫星钟差222RXXYYZZ=−+()()−+−()SSS222P=−+()XXYYZZcd()−+−+()()×−tdtSSSRS已知：伪距，卫星位未知：测站坐标，置，卫星钟差接收机钟差导航定位数学

4、模型（四颗星）观测方程1234PPPP1234⎛X⎞⎛X⎞⎛X⎞⎛X⎞ssss⎜⎟⎜⎟⎜⎟⎜⎟1234⎜Ys⎟⎜Ys⎟⎜Ys⎟⎜Ys⎟⎜1⎟⎜2⎟⎜3⎟⎜4⎟ZZZZ⎝s⎠⎝s⎠⎝s⎠⎝s⎠ii222iiiP=−+−+−+−()XX()YY()ZZcdt()dtsssRSX=Xd+X0YYd=+Y0Z=+ZdZ0iiiiiXXsss−−−000YYZZiP=−RdXd−Yd−Z+−dtcdt0iiiRCSRRR000iiilmnii2i2i2方向余弦R=(X−X)+(Y−Y)+(Z−Z)0s0s0s0

5、导航定位数学模型（四颗星）参数解算Pl11Rc11dtm1n1dX⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡1⎤⎡⎤0S⎢⎥22⎢⎥⎢⎥22⎢22⎥⎢⎥PlRcdtmn1dY⎢⎥−+=⎢⎥⎢⎥0S⎢⎥⎢⎥⎢⎥Pl33⎢⎥⎢⎥Rc33dt⎢m3n3⎥⎢⎥dZ10S⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥Pl44Rc44dtm4n4dt⎣⎦⎣⎦⎣⎦⎢⎥⎢⎥0S⎣1⎦⎣⎦RCLBxˆLB=xˆ−1xˆ=BL导航定位数学模型误差方程ii222iiiP=−+−+−+−()XX()YY()ZZcdt()dtsssRSiiiiiXXsss−−−000YYZZiP

6、=−RdXd−Yd−Z+−dtcdt)0iiiRCSRRR000iiilmnii2i2i2方向余弦R=(X−X)+(Y−Y)+(Z−Z)0s0s0s0iiiiiiiv=⋅+⋅+⋅+ldXmdYndZdt−+−PRcdtRcS0导航定位数学模型误差方程vlmn1111dXPRc11dt1⎡⎤⎡1⎤⎡⎤⎡−+⎤0S⎢⎥⎢2222⎥⎢⎥⎢222⎥vlmn1dYPRc−+dt⎢⎥⎢=−⎥⎢⎥⎢0S⎥⎢⎥⎢LLLLL⎥⎢⎥dZ⎢L⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥vlmnnnnndtPRcnndtn⎣⎦⎣1⎦⎣⎦Rc⎢⎣−+0

7、S⎥⎦VBxˆL导航定位数学模型参数估计VB=xLˆ−权阵P单位权中误差⎡⎤dX21T−2⎢⎥dYDxˆˆxx==mBPB00()mQˆˆxxˆ==⎢⎥()BPBBPLTT−1⎢⎥dZ协因⎢⎥dt数阵⎣⎦RcT2VPVm=0坐标结果nt−⎡X⎤⎡⎤⎡⎤Xd0X⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢YYd⎥⎢⎥⎢⎥=+0Y观测值⎢⎣Z⎥⎢⎥⎢⎥⎦⎣⎦⎣⎦Zd0Z残差钟差dt=dt/cRRc单点定位实现过程•在GPS定位计算中，卫星位置为信号发射时刻的位置•根据信号的接收时刻即观测数据的记录时间，通过迭代方式计算信号的发射时刻•

8、信号发射时刻t与信号的接收时刻t之间有下列关系：sr1ttXtX=−()−srssrc•Xs()tXsr−为接收机到卫星的几何距离•X代表接收机在t时刻的位置矢量，X(t)为待求的发射rrss信号时刻t的卫星坐标矢量s单点定位实现过程•初始取t＝t－0.075s（大约为GPS信号从卫星至接收s0r机的传播时间）1•计算卫星坐标Xs(ts0)，并带入ttXtXs=−rs()sr−计算新c的发射时刻•反复迭代，直至两次求出的发射时刻相差小于10-7s时结束迭