車輛導航定位仿真試驗系統(tǒng)研究

作者：時間：2009-05-22 來源：網(wǎng)絡

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2．2 可見星判斷
衛(wèi)星在空間運行時，并不是所有的衛(wèi)星對用戶都是可見得。通過可見星的快速判斷，可以有效限定可視衛(wèi)星的數(shù)目，從而縮小了衛(wèi)星組合的遍歷空問。在分析過程中除了考慮地球的影響外，還必須考慮到地面上建筑物或其他物體對信號產(chǎn)生的遮擋。另外，衛(wèi)星仰角過低，產(chǎn)生的大氣層延遲和多徑問題的可能性較大，因此還必須引入遮蔽角。遮蔽角一般介于取最常用的5°～10° 。仰角的計算公式為：

式中：R為地球的半徑；H為衛(wèi)星距離地面的垂直高度；φp，Lp分別為接收點的經(jīng)緯度；φs為衛(wèi)星的經(jīng)度。設定E=7°，則在經(jīng)度117°10'34，緯度36°42'47和高程10 m處，可見星及其坐標如表2所示。

2．3 最佳定位星座的選取
人們利用GPS進行導航定位時，用戶與衛(wèi)星的相對位置是影響其性能的因素之一。如何選用定位星座，通常利用幾何精度因子GDOP來確定，即定位星座是由使GDOP值最小的GPS衛(wèi)星組成的。
由衛(wèi)星對地球和地面目標的覆蓋特性可知，頂座星仰角越大，GDOP越小。所以最佳星座中必然包括仰角最大的那顆衛(wèi)星。從以上分析可知，在選擇最佳星座時，首先選取仰角最大的1顆衛(wèi)星，然后從其他可見衛(wèi)星中再任選3顆，共同計算4顆星組成衛(wèi)星星座的幾何精度因子值GDOP。如此反復計算，最后將各幾何精度因子GDOP排序求得最小值，最小GDOP值對應的4顆星就是最佳星座的衛(wèi)星組合。
衛(wèi)星星座GDOP的計算模型主要是以星座的狀態(tài)矩陣為依據(jù)。這里采用最常用的方向余弦法。設α，β，γ分別為測量點到衛(wèi)星的斜距與X，y，Z軸的夾角。令：

利用星座矩陣，計算GDOP如下：

通過最佳定位星座的選取，得到定位精度最高的4顆衛(wèi)星為2-9-16-17，其GDOP(幾何定位因子)值為5．112 8；PDOP(位置精度幾何因子)值為4．986 4；HDoP(平面位置精度幾何因子)值為4．368 1；VDOP(垂直位置精度幾何因子)值為2．405 0；TDOP(時間精度幾何因子)值為1．129 8。
2．4 誤差計算
GPS定位是通過地面接收設備接收衛(wèi)星傳送的信息確定地面點的位置，所以其誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號的傳播過程和地面的接收設備。此外，在高精度的GPS定位中，與地球整體運動有關的地球潮汐、負荷潮及相對論效應等的影響，也是導致其誤差的不可忽視的原因。
為了便于理解，通常將各種誤差的影響投影到觀測站至衛(wèi)星的距離上，以相應的距離誤差來表示，稱之為等效偽距誤差。表3列出了GPS定位的誤差類型及等效偽距誤差。