導(dǎo)航系統(tǒng)的PVT解算

1、 s1、s2、s3分別是二維坐標(biāo)下衛(wèi)星位置，U為用戶位置，x1、x2、x3為 衛(wèi)星到用戶的距離，從圖上可知，只要知道的三顆衛(wèi)星的位置以及它們到 用戶的距離就可以確定出用戶的二維位置。 utT cbvITcbcD)( ct utu cbb t 令 是傳輸時(shí)間的鐘面時(shí)，則有： uT bvITbtc)( T D TIv vbut b 其中， 是偽距的精確值,為衛(wèi)星位置誤差對(duì)距離的影響， 是對(duì)流層延遲誤差，是電離層延遲誤差， 是接收機(jī)測量誤差， 是相對(duì)論時(shí)間修正，是衛(wèi)星的時(shí)鐘誤差，是用戶時(shí)鐘誤差。 由于 D v誤差在數(shù)據(jù)處理中難以模型化消除其影響，所以當(dāng)暫不考慮 和 它們時(shí)， ， ， （3.2） （3

2、.1） 令修正后的偽距為： )( vITbtc 而， 222 )()()( uuuT zzyyxx i i 表示成，并把它稱為偽距的測量值， uuiuiuii bzzyyxx 222 )()()( 所以式（3.2）可以表示為： uuiuiuii bzzyyxx 222 )()()(（3.3） 其中， ),( iii zyx為第i顆衛(wèi)星的位置， ),( uuu zyx為所要求的用戶位置。 為方便討論，通常習(xí)慣將 則確定用戶位置的方程如下： （3.4） GPS系統(tǒng)中，由導(dǎo)航電文的周時(shí)間（TOW）給出了發(fā) 送本幀時(shí)刻的衛(wèi)星鐘面時(shí)，根據(jù)捕獲跟蹤所提供出的 當(dāng)前時(shí)刻的子幀號(hào)、第幾個(gè)字、第幾個(gè)數(shù)據(jù)位和第幾

3、 個(gè)碼片周期，及周期內(nèi)的碼片相位，然后得出發(fā)射時(shí) 刻的鐘面時(shí)間； GLONASS系統(tǒng)中，由導(dǎo)航電文 k t給出了發(fā)送本幀 時(shí)刻的衛(wèi)星鐘面時(shí)； 以上求得的是當(dāng)前接收到的導(dǎo)航電文的發(fā)送時(shí)刻的 衛(wèi)星鐘面時(shí)，再轉(zhuǎn)換到與參考時(shí)刻同一個(gè)參考時(shí)間系 統(tǒng)下，就確定出了該導(dǎo)航電文的觀測時(shí)刻。 每個(gè)字符串分?jǐn)?shù)據(jù)位和時(shí)間標(biāo)記兩大部分。一個(gè)串長2s， 在最后的0.3s傳輸時(shí)間標(biāo)記，時(shí)間標(biāo)記由30個(gè)碼元組成，每 個(gè)碼長10ms。在前1.7s傳輸85個(gè)數(shù)據(jù)位。每個(gè)串中的位序號(hào) 按從右至左順序排列。導(dǎo)航數(shù)據(jù)占用第984位、漢明碼檢驗(yàn) 碼（KX）占用第18位，最后1位（第85位）是空閑位 （“0”）。其中這85個(gè)數(shù)據(jù)位要先變

4、成相對(duì)碼，再與明德碼 模二相加，最后加上0.3s的時(shí)間標(biāo)記，構(gòu)成2s數(shù)據(jù)。 字符串的數(shù)據(jù)格式 最后，這2s的數(shù)據(jù)再由周期為1ms，比特速率為 511kbps的PR碼進(jìn)行調(diào)制。相鄰串間利用時(shí)間標(biāo)記MB 相互隔離。字符串?dāng)?shù)據(jù)生成過程如圖所示： 字符串?dāng)?shù)據(jù)序列生成過程 k t k t i、 j、計(jì)算升交點(diǎn)角距 k、計(jì)算緯度、距離和軌道傾角的修正項(xiàng) i、修正升交點(diǎn)赤徑 m、求出衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下的位置 a、計(jì)算偏近點(diǎn)角變化率 b、計(jì)算升交點(diǎn)角距 的變化率 c、計(jì)算經(jīng)校正的緯度、距離和傾角變化率 d、計(jì)算速度分量 e、求出衛(wèi)星在WGS-84坐標(biāo)系下的速度 歷書數(shù)據(jù)包含在子幀4和子幀5，解算衛(wèi)星位

5、置和速 度方法同上。 2、GLONASS系統(tǒng)中衛(wèi)星位置和速度計(jì)算 利用即時(shí)數(shù)據(jù)解算衛(wèi)星位置和速度 （1）計(jì)算觀測時(shí)刻的GLONASS系統(tǒng)時(shí)公式如下： cbnbbnGLONASS ttttrtt)()( （2）采用即時(shí)數(shù)據(jù)計(jì)算衛(wèi)星位置的方法有2種，一般常 用方法是利用四階龍貝格庫塔方法進(jìn)行積分計(jì)算衛(wèi)星 位置。 其中， 222 zyxr ),(zyx，為衛(wèi)星位置， ),( zyx VVV 為衛(wèi)星速度， ),(zlsylsxls 為衛(wèi)星加速度。為了方便后面的介紹，令： ),( . 1 . xlszyxzyxfx ),( . 2 . ylszyxzyxfy ),( . 3 . zlszyxzyxfz

6、),( nnn zyx),( nnn zyx ),( nnn zyx 當(dāng)i1時(shí)，使用 和),( nnn zyx),( nnn zyx 作為積分初始值。 衛(wèi)星加速度 ，它在15分鐘積分時(shí)間間隔內(nèi)保持不變， 所以始終采用參考時(shí)刻的衛(wèi)星加速度 。 ),(zlsylsxls ),( nnn zyx 利用非即時(shí)數(shù)據(jù)解算衛(wèi)星位置和速度 請(qǐng)參考GLONASS接口控制文件（翻譯稿）A.3.2 粗略偽距： )( siu ttc，其中 u t是本地時(shí)鐘測量出的當(dāng)前 數(shù)據(jù)的接收時(shí)刻，而 si t是從導(dǎo)航電文中推算出的當(dāng)前數(shù)據(jù)的 發(fā)射時(shí)刻，即之前提到的觀測時(shí)刻。 T I si t b 這個(gè)偽距值是不精確的，它應(yīng)該進(jìn)行

7、一些修正，即定位方 程中提到的對(duì)流層 和電離層 的修正。由于 中已經(jīng)考慮 過了衛(wèi)星時(shí)鐘誤差 和相對(duì)論時(shí)間修正 ，所以這里不再修 正這兩項(xiàng)了。 v GPS中對(duì)流層修正 在GPS系統(tǒng)中，最常用的模型有Hopfield模型和Black模型。 下面介紹程序中所使用的Hopfield模型。 2/122/12 )0006854. 0sin()0019. 0sin( E K E K wd trop Hopfield模型的修正公式如下： 其中， ds ds ds sds d hh hh hT hhP K 0 )( 102 .155 4 5 5 110000 11000 )( 1046512. 7 42 5 2

8、 s s ws sww w h h hT hhe K 11000 )16.273(72.14840136 w sd h Th )000256908. 0213166. 02465.37exp(5 . 0 2 ssw TTe 這里的 、 和 分別表示接收地點(diǎn)的氣溫、氣壓和飽和水氣壓， 和E表示接收地點(diǎn)的高度和仰角。 s T s P w e s h GPS中電離層修正 電離層修正模型如下： (sec) 57. 1)100 . 5( 57. 1) 242 1)(100 . 5 9 42 9 xF x xx AMPF Tiono 其中， (sec) 00 0 3 0 AMPAMP AMP AMP n n mn )( )50400(2 radians PER t x (sec) 7200072000 72000 3 0 PER PER PER n n mn 2 ) cos (1 1 ha a F s s 式中， 和 （n0，1，2，3）是從衛(wèi)星獲得的電離層數(shù)據(jù)，而為 用戶和衛(wèi)星之間的仰角。還必須求解其他的方程。 n n )617.