• /  23
  • 下载费用: 15.00积分  

武汉大学GPS原理及其应用

'武汉大学GPS原理及其应用'
GPS原理及其应用 (五) 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组GPS原理及其应用 第三章 GPS定位中的误差源 §3.1 概述 §3.2 钟误差 §3.3 相对论效应GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 概述 §3.1 概述GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的来源 GPS测量误差的来源 ? 与卫星有关的误差 – 卫星轨道误差 – 卫星钟差 – 相对论效应 ? 与传播途径有关的误差 – 电离层延迟 – 对流层延迟 – 多路径效应 ? 与接收设备有关的误差 – 接收机天线相位中心的偏移和变化 – 接收机钟差 – 接收机内部噪声GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质 GPS测量误差的性质① ? 偶然误差 – 内容 ? 卫星信号发生部分的随机噪声 ? 接收机信号接收处理部分的随机噪声 ? 其它外部某些具有随机特征的影响 – 特点 ? 随机 ? 量级小 – 毫米级GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质 GPS测量误差的性质② ? 系统误差(偏差 - Bias) – 内容 ? 其它具有某种系统性特征的误差 – 特点 ? 具有某种系统性特征 ? 量级大 – 最大可达数百米GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小① ? SPS(无SA) 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 5.1 1.4 5.3 滤波后的 UERE,rms 5.1 0.4 5.1 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 12.8 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 10.2 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小② ? SPS(有SA) 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 20.0 0.7 20.0 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 20.5 1.4 20.6 滤波后的 UERE,rms 20.5 0.4 20.5 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 51.4 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 41.1 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小③ ? PPS,双频,P/Y-码 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 1.2 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 3.3 1.5 3.6 滤波后的 UERE,rms 3.3 0.4 3.3 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 8.3 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 6.6 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法① ? 模型改正法 – 原理:利用模型计算出误差影响的大小,直接对观测值 进行修正 – 适用情况:对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了 解,能建立理论或经验公式 – 所针对的误差源 ? 相对论效应 ? 电离层延迟 改正后的观测值=原始观测值+模型改正 ? 对流层延迟 ? 卫星钟差 – 限制:有些误差难以模型化GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法② ? 求差法 – 原理:通过观测值间一定方式的相互求差,消去或消弱 求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响 – 适用情况:误差具有较强的空间、时间或其它类型的相 关性。 – 所针对的误差源 ? 电离层延迟 ? 对流层延迟 ? 卫星轨道误差 ? … – 限制:空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法③ ? 参数法 – 原理:采用参数估计的方法,将系统性偏差求 定出来 – 适用情况:几乎适用于任何的情况 – 限制:不能同时将所有影响均作为参数来估计GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法④ ? 回避法 – 原理:选择合适的观测地点,避开易产生误差的环境; 采用特殊的观测方法;采用特殊的硬件设备,消除或减 弱误差的影响 – 适用情况:对误差产生的条件及原因有所了解;具有特 殊的设备。 – 所针对的误差源 ? 电磁波干扰 ? 多路径效应 – 限制:无法完全避免误差的影响,具有一定的盲目性GPS原理及其应用 §3.2 钟误差GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 卫星钟差 卫星钟差 ? 定义 物理同步误差 数学同步误差 ? 应对方法 – 模型改正 钟差改正多项式 ?? ? a ? a ?t ? t ?? a ?t ? t ?2 ts 0 1 s oc 2 s oc 其中a0为ts时刻的时钟偏差,a1为钟的漂移,a2为老化 率。 – 相对定位或差分定位GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 概述 > 接收机钟差 接收机钟差 ? 定义 GPS接收机一般采用石英钟,接收机钟与理 想的GPS时之间存在的偏差和漂移。 ? 应对方法 – 作为未知数处理 – 相对定位或差分定位GPS原理及其应用 §3.3 相对论效应 ? 狭义相对论效应 ? 广义相对论效应GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 3. 3相对论效应GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 狭义相对论和广义相对论 狭义相对论和广义相对论 ? 狭义相对论 – 1905 – 运动将使时间、空间和物质的质量发生变化 ? 广义相对论 – 1915 – 将相对论与引力论进行了统一GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 相对论效应对卫星钟的影响 相对论效应对卫星钟的影响① ? 狭义相对论 – 原理:时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。 – 对GPS卫星钟的影响: 若卫星在地心惯性坐标系中的运动速度为 ,则在地面频率为 的钟 Vs f 若安置到卫星上,其频率 将变为: fs V V 2 f ? f [1? ( s )2 ]1 2 ? f (1? s ) s c 2c2 即两者的频率差 为 ?fs V 2 ?f ? f ? f ? ? s ? f s s 2c2 考虑到 卫星的平均运动速度 和真空中的光速 ,则 GPS Vs ? 3874 m s c ? 299792458m s ?10 ?fs ? ?0.835?10 ? f – 结论:在狭义相对论效应作用下,卫星上钟的频率将变 慢GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 相对论效应对卫星钟的影响 相对论效应对卫星钟的影响② ? 广义相对论 – 原理:钟的频率与其所处的重力位有关 – 对GPS卫星钟的影响: 若卫星所在处的重力位为Ws,地面测站处的重力位为WT, 则同一台钟放在卫星上与放在地面上时钟频率将的差异?f2为: W ?W ? 1 1 ?f ? s T ? f ? ? f ?( ? ) 2 c2 c2 R r 其中? ? 3.986005?1014 m3 s2 ,若地面处的地心距R近似取6378km, 卫星的地心距近似取26560km,则 ?10 ?f2 ? 5.284?10 ? f – 结论:在广义相对论效应作用下,卫星上钟的频率将变 快GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 相对论效应对卫星钟的影响 相对论效应对卫星钟的影响③ ? 相对论效应对卫星钟的影响 – 狭义相对论+广义相对论 令: ?f1 ??fs 在狭义相对论效应和广义相对论效应的共同作用下,卫星上 钟频率相对于其在地面上时总的变化量?f为: ?10 ?f ? ?f1 ? ?f2 ? 4.449?10 ? fGPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 解决方法 解决相对论效应对卫星钟影响的方法 ? 方法(分两步):首先考虑假定卫星轨道为 圆轨道的情况;然后考虑卫星轨道为椭圆轨 道的情况。 – 第一步: 在地面上调低将要搭载到卫星上去的钟的频率,调低后的频率为 10.23MHz ?(1? 4.449?10?10 ) ?10.22999999545MHz – 第二步: 课本上为: 在时刻t时,在卫星钟读数上加上改正数?tr , ?tr (t) ? ?2290esin E(t) ?tr (t) ? F ?e? A ?sin E(t) ? 2? ?1 2 因为: F ? ? ?4.442807633?10?10 s m1 2 c2 F ? A ? 2290 因而,实际卫星钟的改正?t(t)应为 A ? 26560km 2 ?tL1(t) ? a0 ? a1 ?(t ? toc ) ? a2 ?(t ? toc ) ? ?tr ?TGDGPS原理及其应用 (五) 武汉大学 测绘学院 GPS原理及其应用课程组GPS原理及其应用 第三章 GPS定位中的误差源 §3.1 概述 §3.2 钟误差 §3.3 相对论效应GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 概述 §3.1 概述GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的来源 GPS测量误差的来源 ? 与卫星有关的误差 – 卫星轨道误差 – 卫星钟差 – 相对论效应 ? 与传播途径有关的误差 – 电离层延迟 – 对流层延迟 – 多路径效应 ? 与接收设备有关的误差 – 接收机天线相位中心的偏移和变化 – 接收机钟差 – 接收机内部噪声GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质 GPS测量误差的性质① ? 偶然误差 – 内容 ? 卫星信号发生部分的随机噪声 ? 接收机信号接收处理部分的随机噪声 ? 其它外部某些具有随机特征的影响 – 特点 ? 随机 ? 量级小 – 毫米级GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的性质 GPS测量误差的性质② ? 系统误差(偏差 - Bias) – 内容 ? 其它具有某种系统性特征的误差 – 特点 ? 具有某种系统性特征 ? 量级大 – 最大可达数百米GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小① ? SPS(无SA) 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 5.1 1.4 5.3 滤波后的 UERE,rms 5.1 0.4 5.1 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 12.8 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 10.2 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小② ? SPS(有SA) 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 20.0 0.7 20.0 电离层 4.0 0.5 4.0 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 20.5 1.4 20.6 滤波后的 UERE,rms 20.5 0.4 20.5 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 51.4 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 41.1 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > GPS测量误差的大小 GPS测量误差的大小③ ? PPS,双频,P/Y-码 1-sigma 误差,单位 m 误差来源 偏差 随机误差 总误差 星历数据 2 .1 0.0 2.1 卫星钟 2.0 0.7 2.1 电离层 1.0 0.7 1.2 对流层 0.5 0.5 0.7 多路径 1.0 1.0 1.4 接收机观测 0.5 0.2 0.5 用户等效距离误差(UERE), rms 3.3 1.5 3.6 滤波后的 UERE,rms 3.3 0.4 3.3 1-sigma 垂直误差–VDOP = 2.5 8.3 1-sigma 水平误差–HDOP = 2.0 6.6 GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法① ? 模型改正法 – 原理:利用模型计算出误差影响的大小,直接对观测值 进行修正 – 适用情况:对误差的特性、机制及产生原因有较深刻了 解,能建立理论或经验公式 – 所针对的误差源 ? 相对论效应 ? 电离层延迟 改正后的观测值=原始观测值+模型改正 ? 对流层延迟 ? 卫星钟差 – 限制:有些误差难以模型化GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法② ? 求差法 – 原理:通过观测值间一定方式的相互求差,消去或消弱 求差观测值中所包含的相同或相似的误差影响 – 适用情况:误差具有较强的空间、时间或其它类型的相 关性。 – 所针对的误差源 ? 电离层延迟 ? 对流层延迟 ? 卫星轨道误差 ? … – 限制:空间相关性将随着测站间距离的增加而减弱GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法③ ? 参数法 – 原理:采用参数估计的方法,将系统性偏差求 定出来 – 适用情况:几乎适用于任何的情况 – 限制:不能同时将所有影响均作为参数来估计GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 消除或消弱各种误差影响的方法 消除或消弱各种误差影响的方法④ ? 回避法 – 原理:选择合适的观测地点,避开易产生误差的环境; 采用特殊的观测方法;采用特殊的硬件设备,消除或减 弱误差的影响 – 适用情况:对误差产生的条件及原因有所了解;具有特 殊的设备。 – 所针对的误差源 ? 电磁波干扰 ? 多路径效应 – 限制:无法完全避免误差的影响,具有一定的盲目性GPS原理及其应用 §3.2 钟误差GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 概述 > 卫星钟差 卫星钟差 ? 定义 物理同步误差 数学同步误差 ? 应对方法 – 模型改正 钟差改正多项式 ?? ? a ? a ?t ? t ?? a ?t ? t ?2 ts 0 1 s oc 2 s oc 其中a0为ts时刻的时钟偏差,a1为钟的漂移,a2为老化 率。 – 相对定位或差分定位GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 概述 > 接收机钟差 接收机钟差 ? 定义 GPS接收机一般采用石英钟,接收机钟与理 想的GPS时之间存在的偏差和漂移。 ? 应对方法 – 作为未知数处理 – 相对定位或差分定位GPS原理及其应用 §3.3 相对论效应 ? 狭义相对论效应 ? 广义相对论效应GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 3. 3相对论效应GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 狭义相对论和广义相对论 狭义相对论和广义相对论 ? 狭义相对论 – 1905 – 运动将使时间、空间和物质的质量发生变化 ? 广义相对论 – 1915 – 将相对论与引力论进行了统一GPS原理及其应用GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 相对论效应对卫星钟的影响 相对论效应对卫星钟的影响① ? 狭义相对论 – 原理:时间膨胀。钟的频率与其运动速度有关。 – 对GPS卫星钟的影响: 若卫星在地心惯性坐标系中的运动速度为 ,则在地面频率为 的钟 Vs f 若安置到卫星上,其频率 将变为: fs V V 2 f ? f [1? ( s )2 ]1 2 ? f (1? s ) s c 2c2 即两者的频率差 为 ?fs V 2 ?f ? f ? f ? ? s ? f s s 2c2 考虑到 卫星的平均运动速度 和真空中的光速 ,则 GPS Vs ? 3874 m s c ? 299792458m s ?10 ?fs ? ?0.835?10 ? f – 结论:在狭义相对论效应作用下,卫星上钟的频率将变 慢GPS原理及其应用 GPS测量定位的误差源 > 相对论效应 > 相对论效应对卫星钟的影响 相对论效应对卫星钟的影响② ? 广义相对论 – 原理:钟的频率与其所处的重力位有关 – 对GPS卫星钟的影响: 若卫星所在处的重力位为Ws,地面测站处的重力位为WT, 则同一台钟放在卫星上与放在地面上时钟频率将的差异?f2为: W ?W ? 1 1 ?f ? s T ? f ? ? f ?( ? ) 2 c2 c2 R r 其中? ? 3.986005?1014 m3 s2 ,若地面处的地心距R近似取6378km, 卫星的地心距近似取26560km,则 ?10 ?f2 ? 5.284?10 ? f – 结论:在广义相对论效应作用下,卫星上钟的频率将变 快GPS原理及其应用G
关 键 词:
武汉大学GPS原理及其应用 ppt、pptx格式 免费阅读 下载 天天文库
 天天文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
关于本文
本文标题:武汉大学GPS原理及其应用
链接地址: https://www.wenku365.com/p-39767676.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服点击这里,给天天文库发消息,QQ:1290478887 - 联系我们

本站为“文档C2C交易模式”,即用户上传的文档直接卖给(下载)用户,本站只是中间服务平台,本站所有文档下载所得的收益归上传人(含作者)所有【成交的100%(原创)】。本站是网络服务平台方,若您的权利被侵害,侵权客服QQ:1290478887 欢迎举报。

1290478887@qq.com 2017-2027 https://www.wenku365.com 网站版权所有

粤ICP备19057495号 

收起
展开