一种提高卫星导航定位测速精度的快速选星算法-论文.pdf

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1、T6YR＆D一种提高卫星导航定位测速精度的快速选星算法李聪颖，夏珂(北京明航科技发展有限公司，北京102300)摘要卫星导航的定位、测速精度以及与卫星时间系统同步的精度，在很大程度上取决于各种误差因素的影响。这些误差因素的来源包括卫星轨道误差、卫星钟差、接收机钟差、大气折射等。文章提出一种能够提高卫星导航定位测速精度的快速选星算法，对几种主要误差因素做出分析，排除主要误差因素的影响，然后结合卫星对GDOP值的贡献，选取GDOP值最小的卫星组合，从而提高定位测速精度以及实时性。关键词卫星导航；误差因素；GDOP；选星中图分类号：TN967文献标识码：h文章编号：1671—759

2、7(2014)17-0034一O2提高卫星导航定位测速精度的主要方法之一是利用多个卫多路径误差取决于反射物距测站的距离和反射系数，以及卫星星系统进行组合导航，它可以增加同一星历元时刻的可见卫星信号的方向等条件因素，无法建立起准确的误差改正模型。数目，可见星数目的增加能够改善卫星的几何分布，从而改善3)与卫星导航接收机有关的误差。与接收机设备有关的误定位测速精度。此外，还可以通过减少对伪距、伪距变化率等差主要有观测误差、接收机钟差、天线相位中心误差及载波相观测量造成影响的各种系统误差，以此来提高定位测速精度。位测量中的整周未知数。通常接收机钟差在单点定位中作为方然而，考虑到卫星

3、导航定位接收机的硬件限制和实时性要程的未知量参数，与接收机的位置参数一并求解。求，卫星颗数太多将带来过多的冗余信息，计算量过大，因此4)对主要误差因素的处理。卫星钟差、地球自转效应以及不能将某个历元所能观测到的全部卫星用于定位解算，而是采相对论效应误差等都可以在计算过程中进行一定的修正，从而用某种方案从这些可见卫星中有效快速地选取出某种卫星组合，减小误差，而多路径效应误差则主要靠选择合适的卫星仰角来进而得到较好的定位测速精度，这即为选星问题。减小。为了选取定位精度高的卫星组合，首要考虑的即为影响定2几何精度衰减因子GDOP位测速精度的因素，主要在于两个方面，一个是用户与卫星之

4、1)GDOP的定义。GDOP被称为几何精度衰减因子，它表示间的测量误差，另一个则是卫星的几何分布。可以将其关系归定位误差的放大倍数，反映了伪距测量误差与定位误差间的比结为：例系数，它的定义式如下所示：Ax=Ap×GD0尸(1)GDOP=丽(2)式(1)中，Ax为定位测速误差，反映定位测速精度，Ap式中tr代表求矩阵的迹，而矩阵G为几何矩阵，它取决于为用户与卫星之间的测量误差，GDOP为几何精度衰减因子，它可见卫星的个数以及各颗卫星相对于用户的几何位置，而与信表征用户和可见卫星在空间几何分布的好坏。号的强弱无关。本文基于以上两种影响定位测速精度的因素，提出一种判在相同的测量误差

5、条件下，较小的GDOP值可以使得定位结断可用星以及导航卫星组合的选星算法。果有较小的误差，因此为了提高定位精度，应该尽量使GDOP值1影响用户测量精度的主耍误差因素最小，可见卫星和用户有较好的空间几何分布。下图所示给出了在卫星导航系统中，对用户伪距、伪距变化率等观测量的两种不同分布的卫星，分别对应较好的GDOP值和较差的GDOP值。测量精度造成影响的误差因素大致可以分为与卫星有关的误差、与卫星传播信号有关的误差、卫星导航接收机有关的误差等。嚣铬1)与卫星有关的误差。与卫星有关的误差主要有卫星钟差镭钨铸和卫星星历误差。餐硌一在导航定位中，无论码相位观测还是载波相位观测，都要求卫

6、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，假设时钟偏差总量约在lUS内，则它引起的等效距离误差可达300m。卫星星历误差是指由广播星历参数所给出的卫星位置与卫星的实际位置之差。由于卫星在运行中受到多种复杂的摄动力的影响，难以准确了解这些因素对卫星的作用规律，使得测定的卫星轨道会有误差。同时，用户得到的卫星星历并非是实时的，(a)几何分布较好，GDOP值较小(b)几何分布较差，GDOP值较大这会导致计算卫星位置产生误差。图l卫星几何分布示意2)与卫星信号传播过程有关的误差。与卫星信号传播有关2)单颗卫星对GDOP的影响。GDO

7、P值的大小与可见卫星的的误差主要有电离层折射误差、对流层折射误差、多路径误差、个数有关，可见卫星越多，卫星的空间几何分布状况就会越好，相对论效应误差、地球自转效应误差。因此GDOP值也就越小，但是GDOP值的减小并不是无限制的，其中相对路效应误差、地球自转效应误差、电离层以及对当卫星颗数到达一定的数目时，GDOP值的变化就不再明显。因流层折射误差都可以通过相应的数学模型进行一定的修正。而此，卫星颗数足够时，可以根据系统需求选取固定颗数的卫星2014年第17期总第161期S¨_IC0NVALLEY画进行定