上海海洋大学《GPS原理》课件-GPS测量原理与应用ch6_GPS卫星导航.pptVIP

不依赖外部信息，在运动体的内部可以测出物体的加速度。a：加速度Q：牵连惯性力θ：单摆偏角惯性参考系（续）不依赖任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。工作环境不仅包括空中、地球表面，还可以在水下。基本工作原理：通过测量运动载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置信息等惯性导航系统（INS）惯性导航系统原理加速度计对所测得的加速度，积分一次可得速度v，积分两次得载体在积分时间间隔中的位移。如果再考虑初始条件，就能完全确定载体在任一时刻的位置与速度。航海用半解析式惯导系统导航参数显示器供电电源三轴稳定平台加速度计惯性导航系统的特点优点：完全自主性，应用领域广泛。缺点：定位误差随时间增长，难以长时间独立工作。GPS/惯性综合导航系统的优点对于惯导系统：实现传感器的校准、惯导系统的空中对准等。对于GPS系统：提高跟踪卫星的能力、接收机的动态性和抗干扰性。其它：实现一体化，减小非同步误差。GPS/惯性综合导航系统的分类1.松散综合（简易综合）2.紧密综合松散综合低水平的综合，GPS和惯导仍独立工作，仅利用GPS辅助惯导。类型：（1）用GPS重调惯导（2）用位置、速度信息综合（1）用GPS重调惯导方式一：用GPS给出的位置、速度信息直接重调惯导系统的输出在GPS工作期间，惯导显示的是GPS的位置和速度；GPS停止工作时，惯导在原显示的基础上变化（GPS停止工作瞬时的位置和速度作为惯导系统的初值）方式二：把惯导和GPS输出的位置和速度信息进行加权平均（1）用GPS重调惯导两种方式的比较短时间情况下，第二种方式精度较高；长时间工作时，由于惯导误差随时间增长，因此惯导输出的加权减小，性能和第一种方式基本相同（2）用位置、速度信息综合用GPS和惯导输出的位置和速度信息的差值作为量测值，经卡尔曼滤波，估计惯导系统的误差，然后对惯导系统进行校正（2）用位置、速度信息综合优点：-综合工作比较简单，便于工程实现；-两个系统仍独立工作，使导航信息有一定余度缺点：-GPS的位置和速度误差通常与时间相关紧密综合高水平的综合，GPS和惯导相互辅助。把GPS和惯导系统按综合的要求进行一体化设计紧密综合的模式用伪距、伪距率综合用惯性速度信息辅助GPS接收机环路用惯性位置和速度信息辅助GPS导航功能（1）用伪距、伪距率综合用GPS给出的星历数据和INS给出的位置和速度计算相应于惯导位置和速度的伪距和伪距率把它们与GPS测量的伪距和伪距率比较，作为量测值通过综合卡尔曼滤波器估计惯导系统和GPS的误差量，然后对两个系统进行校正（1）用伪距、伪距率综合（续）比位置、速度综合模式精度高GPS接收机只提供星历数据、伪距和伪距率即可，可省去导航计算处理部分（2）用惯性速度信息辅助GPS接收机环路可有效提高环路的等效带宽，提高接收机的抗干扰性，减小动态误差，提高跟踪和捕获性能（3）用惯性位置和速度信息辅助GPS导航功能GPS接收机导航滤波器的状态：-高动态：3个位置、3个速度、3个加速度、用户时钟误差、时钟频率误差（共11个）-低动态：去掉3个加速度（共8个）把GPS导航滤波器的位置、速度状态看作惯导系统简化的位置、速度误差状态，用GPS滤波器的估计值校正惯导输出的位置和速度信息，即得到GPS的导航解传统GPS单点定位是指利用伪距及广播星历的卫星轨道参数和卫星钟差改正进行定位。由于伪距（即使是P码伪距）的观测噪声至少也有几十cm，广播星历的轨道精度为几ｍ，卫星钟差改正精度为几十ns，因此这种单点定位的坐标分量精度只能达到10m级（P码单点定位精度约为3m），仅能满足一般的导航定位需求。6.5精密单点定位技术PrecisePointPositioning1997年，美国喷气推进实验室（JPL）的Zumbeger等人提出了非差精密单点定位方法。利用全球若干IGS（TheInternationalGNSSService）跟踪站数据计算出精密卫星轨道参数和卫星钟差，再利用所求得的卫星轨道参数和卫星钟差，对单台接收机采集的相位和伪距观测值进行非差定位处理。静态观测一天的数据，其内符合精度在水平方向为几个mm，高程方向为几个cm；处理全球动态数据的内符合精度在水平方向约为8cm，高程方向约为20cm。6.5精密单点定位技术Precise