2024/7/91黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院本節(jié)課主要知識(shí)點(diǎn)1.GNSS偽隨機(jī)碼的特征2.偽隨機(jī)碼的測(cè)距原理3.衛(wèi)星偽距導(dǎo)航的基本原理4.偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程5.導(dǎo)航定位精度的評(píng)估方法6.本次課小結(jié)重點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)2024/7/92黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院一、GNSS偽隨機(jī)碼的特征碼一種表達(dá)信息的二進(jìn)制數(shù)及其組合。隨機(jī)噪聲碼碼元幅值完全無規(guī)律的碼序列。偽隨機(jī)噪聲碼有良好自相關(guān)性的有規(guī)律碼序列。自相關(guān)性規(guī)律性(可復(fù)制)＋Pseudorandomnoisecode,PRN無規(guī)律幾個(gè)概念利用PRN碼來確定載體實(shí)時(shí)位置、瞬時(shí)速度、精確時(shí)間、姿態(tài)等定位信息，故而稱為偽隨機(jī)定位。特征自相關(guān)性規(guī)律性(可復(fù)制)2024/7/93黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院二、偽隨機(jī)碼的測(cè)距原理RCVRRCVRRCVRt1t2t2Δtt1在t1時(shí)刻由衛(wèi)星產(chǎn)生的碼相位，在Δt后到達(dá)衛(wèi)星產(chǎn)生的碼從衛(wèi)星傳到接收機(jī)的碼接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼將接收機(jī)產(chǎn)生的復(fù)制碼移動(dòng)Δtt1偽距測(cè)量原理圖τ=Δt2024/7/94黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院二、偽隨機(jī)碼的測(cè)距原理假設(shè)條件1、不存在衛(wèi)星鐘、接收機(jī)鐘誤差且與標(biāo)準(zhǔn)GPS時(shí)間一致2、不存在電離層、對(duì)流層誤差3、衛(wèi)星信號(hào)在大氣中傳播速度等于光速c4、復(fù)制碼與測(cè)距碼完全相關(guān)（相關(guān)系數(shù)R=1）公式1這個(gè)距離并不等于衛(wèi)星到地面測(cè)站的真實(shí)距離，因而稱為“偽距”。理論公式2024/7/95黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院三、衛(wèi)星偽距導(dǎo)航的基本原理要利用偽距測(cè)量實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航這樣一個(gè)目標(biāo)，最重要的是確定運(yùn)動(dòng)載體的即時(shí)位置，這樣才能判斷出載體現(xiàn)在在哪里，再結(jié)合載體瞬時(shí)速度、運(yùn)動(dòng)姿態(tài)等狀態(tài)參數(shù)，引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)載體向何處去。起始點(diǎn)目的點(diǎn)航路點(diǎn)2024/7/96黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程這個(gè)公式是簡(jiǎn)約、美麗的，卻不能給我們提供直接的幫助。用于定義偽距的公式用于偽距計(jì)算的公式這個(gè)公式雖然復(fù)雜，但每一個(gè)量都是可量測(cè)或可確定的，可以直接用于偽距測(cè)量！公式1公式11公式1電離層改正對(duì)流層改正鐘誤差改正2024/7/97黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程1.衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘的鐘誤差在由公式1向公式11推導(dǎo)的過程中，主要解決這樣一些問題：公式3公式4公式5公式6信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的時(shí)刻偽距觀測(cè)值信號(hào)發(fā)出的時(shí)刻衛(wèi)星信號(hào)真正的傳播時(shí)間信號(hào)離開衛(wèi)星的真正時(shí)刻信號(hào)到達(dá)接收機(jī)的真正時(shí)刻將公式4、5代入公式3，有：2024/7/98黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程在由公式1向公式11推導(dǎo)的過程中，主要解決這樣一些問題：2.電離層、對(duì)流層延遲改正數(shù)公式7公式8電離層延遲改正對(duì)流層延遲改正衛(wèi)星到接收機(jī)的真正距離將公式7代入公式62024/7/99黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程在由公式1向公式11推導(dǎo)的過程中，主要解決這樣一些問題：3.星歷誤差、多路徑效應(yīng)、測(cè)量噪聲公式9公式10偽距測(cè)量的觀測(cè)方程多路徑誤差測(cè)量噪聲星歷誤差對(duì)測(cè)距的影響設(shè)衛(wèi)星瞬時(shí)位置為（Xi,Yi,Zi）接收機(jī)位置為（X,Y,Z）結(jié)合公式9，可將公式8改寫為衛(wèi)地幾何距離2024/7/910黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程公式11因而在真正的偽距測(cè)量計(jì)算時(shí)，使用公式102024/7/911黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程——偽距法定位的計(jì)算將公式11進(jìn)行必要的簡(jiǎn)化公式12設(shè)測(cè)站的初始坐標(biāo)向量及其改正數(shù)向量分別為同時(shí)考慮測(cè)站至衛(wèi)星的方向余弦2024/7/912黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程——偽距法定位的計(jì)算設(shè)則觀測(cè)4顆衛(wèi)星時(shí)，公式12可以線性化為或者是式中坐標(biāo)改正數(shù)的向量解公式13公式14沒有多余觀測(cè)量、未知數(shù)解算唯一2024/7/913黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院四、偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程——偽距法定位的計(jì)算觀測(cè)大于4顆衛(wèi)星時(shí)，通過最小二乘法求解將公式13寫成誤差方程式的形式其中根據(jù)最小二乘原理有公式15公式15適合于計(jì)算機(jī)迭代計(jì)算，迭代計(jì)算2到3次便可獲得滿意的結(jié)果。2024/7/914黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院五、導(dǎo)航定位精度的評(píng)估方法GNSS定位的精度除了取決于等效距離誤差σ0以外，還取決于空間后方交會(huì)的幾何圖形強(qiáng)度?？筛膶憺椋猴@然，GNSS星座與測(cè)站構(gòu)成的幾何圖形不同，權(quán)系數(shù)的值也不同。2024/7/915黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院五、導(dǎo)航定位精度的評(píng)估方法精度因子DOP(DOP:DilutionofPrecision

)精度因子是一個(gè)基于衛(wèi)星、接收機(jī)幾何圖形的函數(shù)，反映了接收機(jī)定位解的數(shù)學(xué)質(zhì)量?！邮諜C(jī)鐘差精度因子(TimeDOP)

——三維空間位置精度因子(PositionDOP)——幾何精度因子(GeometricalDOP)空間位置精度鐘差精度幾何精度◆PDOP◆TDOP◆GDOP2024/7/916黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院五、導(dǎo)航定位精度的評(píng)估方法衛(wèi)星分布與測(cè)碼偽距單點(diǎn)定位精度的關(guān)系所測(cè)衛(wèi)星在空間分布越開闊，六面體的體積就越大，GDOP值就越小，圖形越堅(jiān)強(qiáng)，定位精度越高。VaVbGDOP=2GDOP=6Va＞Vb2024/7/917黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院本次課小結(jié)偽距測(cè)量是什么？如何進(jìn)行偽距測(cè)量？偽距測(cè)量如何運(yùn)用？公式11公式12024/7/918黃河水利職業(yè)技術(shù)學(xué)院六、作業(yè)1、總結(jié)偽距導(dǎo)航的觀測(cè)方程的推