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GPS定位方式和定位模式有哪些?各适合用什么情况?

归档日期:10-01       文本归类:地形匹配制导      文章编辑:爱尚语录

  GPS 采用交互定位的原理。已知几个点的距离,则可求出求未知所处的位置。对 GPS 而言,已知点是空间的卫星,未知点是地面某一移动目标。

  其中,无线 m/s, 卫星信号传到地面时间为 t (卫星信号传送到地面大约需要 0.06s )。

  最基本的问题是要求卫星和用户接收机都配备精确的时钟。但一般为降低成本,用户接收机都用石英钟。卫星上则采用原子钟——用金属元素制作的金色钟(耗资达 100 万美元)。

  由于光速很快,要求卫星和接收机相互间同步精度达到纳秒级( 10- 6 秒),由于接收机使用石英钟,因此测量时会产生较大的误差,不过该意味着在通过计算机后可被忽略。同时,因为每颗卫星之间的时钟同步性十分精确,只要同时跟踪 4 颗 GPS 可见卫星后训能解算出经度、纬度、高度及接收机钟差。这是典型的由 4 个方程求解 4 个未知数的数学运算。

  一个 GPS 接收机必须同是接收 4 颗卫星才能进行三维定位。对于实时厘米级定位精度,则要求同时接收 5 颗以上的卫星。在理想情况下,因为 GPS 系统有 24 颗卫星环绕地球运动,通常在水平角 10 度以上都能观测到 7 颗卫星。但如果附近有山、建筑物或其他遮挡物,则所能观测到的卫星会更少,这样接收机就很难定位,故有些应用还要与惯性导航技术相结合。

  GPS 定位的方法是多种多样的,用户可以根据不同的用途采用不同的定位方法。 GPS 定位方法可依据不同的分类标准,做如下划分。

  在 GPS 定位中,经常采用下列观测值中的一种进行数据处理,以确定也待定点之间的基线 载波相位观测值

  实际上,在进行 GPS 定位时,除了大量使用上面的观测值进行数据处理以外,还经常使用一些特殊观测值,如宽巷观测值( Wide-Lane )、窄巷观测值( Narrow-Lane )、消除电离层延迟的观测值 (Ion-Free) 来进行数据处理。这些特殊观测值是由前面的观测值通过某些组合形成的。

  伪距定位所采用的观测值为 GPS 伪距观测值,所采用的伪距观测值既可以是 C/A 码伪距,也可以是 P 码伪距。伪距定位的优点是数据处理简单,对定位条件的要求低,不存在整周模糊度的问题,可以非常容易地实现实时定位;其缺点是观测值精度低, C/A 码伪距观测值的精度一般为 3m ,而 P 码伪距观测值的精度一般在 30m 左右,从而导致定位精度低。另外,若采用精度较高的 P 码伪码观测值,还存在精度的问题。

  载波相位定位所采用的观测值为 GPS 的载波相位观测值,即 L1 , L2 或它们的某种线性组合。载波相位定位的优点是观测值的精度高,其缺点数据处理过程复杂,存在整周模糊度的问题。

  绝对定位又称为单点定位,这是一种采用一台接收机进行定位的模式。它所确定的是接收机天线的绝对坐标。这种定位模式的特点是作业方式简单,可以单机作业。绝对定位一般用于导航和精度要求不高的应用中。

  相对定位又称为差分定位,这种定位模式采用两台以上的接收机,同时对一组相同的卫星进行观测,以确定接收机天线间的相互位置关系。

  非实时定位又称后处理定位,它是通过对接收机接收到的数据进行处理后进行定位的方法。

  所谓动态定位,就是在进行 GPS 定位时,认为接收机的天线在整个观测进程中的位置是变化的。也就是说,在数据处理时,将接收机天线的位置作为一个随时间的改变而改变的量。

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