伪距定位原理教材

1、伪距定位原理伪距定位原理The Principle of Pseudo Range PositioningThe Principle of Pseudo Range Positioning解放军信息工程大学测绘学院测量与导航工程系解放军信息工程大学测绘学院测量与导航工程系 李军正李军正GPSGPS原理与应用原理与应用第七次课第七次课本次课主要内容本次课主要内容相关知识的回顾相关知识的回顾ReviewReview伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Sol

2、ution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations GPSGPS的定位体制：的定位体制：“多星、高轨、测距多星、高轨、测距”利用空间距离后方交会确定接收机的位置利用空间距离后方交会确定接收机的位置111(,)X YZ222(,)XYZ333(,)XYZ444(,)XYZ(, ,)X Y Z1.1. 相关知识回顾相关知识回顾 ReviewReview1.1 1.1 空间距离后方交会原理空间距离后方交会原理1.1. 相关知识回顾相关知识回顾ReviewReview1.2 1.2 卫星位置计算卫星位置计算GPSGPS

3、广播星历参数广播星历参数1.1. 相关知识回顾相关知识回顾ReviewReview1.3 1.3 伪随机码测距伪随机码测距jjrTTjTrTj本次课主要内容本次课主要内容相关知识的回顾相关知识的回顾ReviewReview伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations2.1 2.1 真实的信号传播时延真实的信号传播时延jjr

4、TTjTrT真实的信号传播时延能够直接获取吗？真实的信号传播时延能够直接获取吗？问问题题2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations2.2 2.2 钟差钟差 rrrttTjjjttT钟差钟差(Clock Bias)(Clock Bias)：012octaaa、 、 、卫星、接收机卫星、接收机钟面时钟面时与与卫星导航系统时卫星导航系统时之差之差2. 2.

5、伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations真实的信号传播时延：真实的信号传播时延：jjrTT实测的信号传播时延：实测的信号传播时延：2.3 2.3 信号传播时延信号传播时延()()jjrrjTtTt%jrttj%jjjtTtrrrtTt2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equationsjjrjccc tc t%jrc tc tj()jjrjrTTtt%j%伪距伪距jjrtt2.4 2.4 伪距伪距伪距伪距(Pse

6、udo Range)(Pseudo Range)是现代卫星导航系统的主要观测量之一。是现代卫星导航系统的主要观测量之一。2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations2.5 2.5 伪距定位观测方程伪距定位观测方程接收机位置卫星位置伪 距接收机钟差卫星钟差jrjjc tc t%必须必须同时同时观测观测4 4颗卫星颗卫星才能进行定位才能进行定位222()()()jjrjjjXYZXccYttZ2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Obs

7、ervation Equations 不同时刻分别观测的不同时刻分别观测的4 4颗卫星能不能定位？颗卫星能不能定位？ 分别于分别于4 4个时刻观测同一颗卫星能不能定位？个时刻观测同一颗卫星能不能定位？问问题题2.5 2.5 伪距定位观测方程伪距定位观测方程2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation EquationsGPSGPS接收机于接收机于4 4个不同时刻观测同一颗卫星所测的伪距个不同时刻观测同一颗卫星所测的伪距2.5 2.5 伪距定位观测方程伪距定位观测方程222()()()(rjjjjjXYZtXYZtc

8、c t2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation EquationsGPSGPS接收机于接收机于4 4个不同时刻观测同一颗卫星所测的伪距个不同时刻观测同一颗卫星所测的伪距2.5 2.5 伪距定位观测方程伪距定位观测方程结论：必须结论：必须同时同时观测观测4 4颗颗卫星才能进行定位卫星才能进行定位。2. 2. 伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations111(,)X YZ222(,)XYZ333(,)XYZ444(,)XYZ1

9、2121212222222323232342424212344()()() ()()()()()()()()()rrrrXYZcc tXYZcc tXYZcc tXXYZtXYZtXYYZcZtXYZc tt本次课主要内容本次课主要内容相关知识的回顾相关知识的回顾ReviewReview伪距定位观测方程伪距定位观测方程The Observation EquationsThe Observation Equations伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equat

10、ions 3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations0jjjjrjjXYZmnc ttlc3.1 3.1 伪距定位观测方程的线性化伪距定位观测方程的线性化2220000()()()jjjjXXYYZZ其中其中设接收机概略位置为设接收机概略位置为000,XYZ0jjjrjjjXYcXYtc tZZ222()()()jjrjjjXYZXccYttZjjjlmn000000jjjjjjjjjXXXYYYZZZ3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距

11、定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations0jjjjjjrlmnXYZcc tt当观测当观测4 4颗卫星时，颗卫星时，j=14，1111110222222033333304444440 rrrrlXm YnZc tc tlXmYnZc tc tlXmYnZc tc tlXmYnZc tc t3.2 3.2 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsTh

12、e Solution of Observation Equations0jjjjjjrlmnXYZcc tt当观测当观测4 4颗卫星时，颗卫星时，j=14，3.2 3.2 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解AXL1112223334441111lmnlmnAlmnlmnrXYXZc t1110222033304440c tc tLc tc t1XA L解此线性方程组，即得：解此线性方程组，即得：3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equatio

13、ns0jjjjjjrlmnXYZcc tt3.2 3.2 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解当观测卫星数大于当观测卫星数大于4 4时，时， 误差方程：误差方程：VAXL 法方程：法方程：NXU,TTNA AUA L11()()TTXN UA AA L其中其中按照最小二乘原理求解。按照最小二乘原理求解。3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations3.3 3.3 接收机位置的计算接收机位置的计算000XXYYZZXYZ0jjjjjjrlm

14、nXYZcc tt11()()TTXN UA AA L3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations3.4 3.4 几个有关的问题几个有关的问题(1) (1) 接收机概略位置的选取接收机概略位置的选取由其他测量手段提供由其他测量手段提供; ;所有可见卫星星下点位置的平均值所有可见卫星星下点位置的平均值; ; (2) (2) 观测值不等权的情况观测值不等权的情况11()()TTXN UA PAA PL(3) (3) 观测值受误差影响的情况观测值

15、受误差影响的情况0jjjjjrjjjXYZtlmncc tIT大气层大气层小结小结 SummarySummary 伪距定位原理是伪距定位原理是GPSGPS原理与应用原理与应用的核心内容，主要介的核心内容，主要介绍了伪距定位观测方程的建立和伪距定位观测方程的解，得到了绍了伪距定位观测方程的建立和伪距定位观测方程的解，得到了必须同时观测必须同时观测4 4颗卫星才能进行定位的结论。颗卫星才能进行定位的结论。作业题作业题1.1.利用利用GPSGPS进行伪距定位，为什么必须至少同时观测进行伪距定位，为什么必须至少同时观测4 4颗卫星？颗卫星？2.2.如何利用如何利用GPSGPS伪距定位观测方程解算用户位

16、置？伪距定位观测方程解算用户位置？ 预习预习1 1、GPSGPS伪距定位解的精度评定。伪距定位解的精度评定。本节课到此结束本节课到此结束 小结小结SummarySummary3. 3. 伪距定位观测方程的解伪距定位观测方程的解The Solution of Observation EquationsThe Solution of Observation Equations(4) (4) 伪距定位的几何解释伪距定位的几何解释3.3 3.3 几个有关的问题几个有关的问题三三 球球 定定 位位 原原 理理小结小结SummarySummary 伪距定位原理是伪距定位原理是GPSGPS原理与应用原理与应用的核心内容，主要介的核心内容，主要介绍了伪距定位观测方程的建立和伪距定位观测方程的解，得到了