组合导航及其滤波算法研究.doc

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责收集卫星传回的讯息,计算卫星星历、相对距离以及大气校正等数据。用户装置部分主要由,,,接收机和卫星天线组成。工作原理:,,颗,,,卫星以,,小时的周期环绕地球运行,使得在任意时刻,在地面上的任意一点都可以同时观测到,颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知,在,,,观测中,我们可得到卫星到接收机的距离,利用三维坐标中的距离公第一章绪论,式,利用,颗卫星,就可以组成,个方程式,解出观测点的位置?,,,)。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差,实际上有,个未知数,,、,、,和钟差,因而需要引入第,颗卫星,形成,个方程式进行求解,从而得到观测点的经、纬度和高度。事实上,接收机往往可以锁住,颗以上的卫星,这时,接收机可按卫星的星座分布分成若干组,每组,颗,然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位,从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差、大气对流层、电离层对信号的影响以及人为的,,保护政策,使得民用,,,的定位精度只有,,,米。为提高定位精度,普遍采用差分,,,(,,,,)技术,建立基准站(差分台)进行,,,观测,利用已知的基准站精确坐标,与观测值进行比较,从而得出修正数,并对外发布。接收机收———————————————————————————————————————————————到该修正数后,与自身的观测值进行比较,消去大部分误差,得到一个比较准确的位置。实验表明,利用差分,,,,定位精度可提高到,米。当,,,卫星正常工作时,会不断地用,和,二进制码元组成的伪随机码(简称伪码)发射导航电文。,,,系统使用的伪码一共有两种,分别是民用的,,,码和军用的,(?码。,,,码频率,(,,,,,,,重复周期一毫秒,码间距,微秒,相当于,,,,;,码频率,,(,,,,,,重复周期,,,(,天,码间距,(,微秒,相当于,,,。而,码是在,码的基础上形成的,保密性能更佳。导航电文包括卫星星历、工作状况、时钟改正、电离层时延修正、大气折射修正等信息。它是从卫星信号中解调制出来,以,,,,,调制在载频上发射的。导航电文每个主帧中包含,个子帧,每帧长,,。前三帧各,,个字码,每三十秒重复一次,每小时更新一次;后两帧共,,,,,,。导航电文中的内容主要有遥测码、转换码等,其中最重要的则为星历数据。当用户接收到导航电文时,提取出卫星时间并将其与用户的时钟作对比便可得知卫星与用户的距离,再利用导航电文中的卫星星历数据推算出卫星发射电文时所处位置,用户在,,,(,,大地坐标系中的位置速度等信息便可得知。可见,,,导航系统卫星部分的作用就是不断地发射导航电文。然而,由于用户接受机使用的时钟与卫星星载时钟不可能总是同步,所以除了用户的三维坐标,、,、,外,还要引进一个?,,即卫星与接收机之间的时间差作为未知数,然后用,个方程将这,个未知数———————————————————————————————————————————————解出来。所以如果想知道接收机所处的位置,至少要能接收到,个卫星的信号。,,,接收机可接收到可用于授时的准确至纳秒级的时间信息;用于预报未来几个月内卫星所处概略位置的预报星历;用于计算定位时所需卫星坐标的广播星历,精度为几米至几十米(各个卫星不同,随时变化):以及,,,系统信息,如卫星状况等。,,,接收机对码的量测就可得到卫星到接收机的距离,由于含有接收机卫星钟的误差及大气传播误差,故称为伪距。对,,,码测得的伪距称为,,,码伪距,精度约为,,米左右,对,码测得的伪距称为,码伪距,精度约为,米左右。,,,接收机对收到的卫星信号进行解码或采用其它技术,将调制在载波上的信息去掉后,就可以恢复载波。严格而言,载波相位应被称为载波拍频相位,它是收到的受多普勒频移影响的卫星信号载波相位与接收机本机振荡产生信号相位之差。一般在接收机钟确定的历元时刻量测,保持对卫星信号的跟踪,就可记录下相位的变化值,但开始观测时的接收机和卫星振荡器的相位初值是不知道的,起始历元的相位整数也是不知道的,即整周模糊度,只能在数据处理中作为参数解算。相位观测值的精度高至毫米,但前提是解出整周模糊度,因此只有在相对定位,并有一段连续观测值时才能使用相位观测值,而要达到优于米级的定位精度也只能采用相位观测值。