基于GPS的測(cè)控技術(shù)

1、pGPS 基本概念pGPS時(shí)空參考系pGPS定位原理pGPS測(cè)量的誤差分析p典型應(yīng)用第第8章章 基于基于GPS的測(cè)控技術(shù)的測(cè)控技術(shù)課程內(nèi)容課程內(nèi)容 空間星座部分：包括GPS工作衛(wèi)星和備用衛(wèi)星； 地面監(jiān)控部分：控制整個(gè)系統(tǒng)和時(shí)間，負(fù)責(zé)軌 道監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)； 用戶設(shè)備部分：主要是各種型號(hào)的接收機(jī)。8.1 GPS 基本概念基本概念GPS的組成8.1.1 GPS的組成的組成基本情況:24顆衛(wèi)星均勻分布在6個(gè)軌道面內(nèi)。衛(wèi)星軌道傾角為55，各軌道平面相差60。軌道平面高度為20200km，衛(wèi)星運(yùn)行周期11小時(shí)58分。地面觀測(cè)者見(jiàn)的衛(wèi)星顆數(shù)最少為4顆，最多可達(dá)11顆。1.空間星座部分GPS衛(wèi)星組成：GPS衛(wèi)星的

2、核心部件是高精度的時(shí)鐘、導(dǎo)航電文存 儲(chǔ)器、雙頻發(fā)射和接收以及微處理機(jī)。每顆GPS工作衛(wèi)星一般安設(shè)2臺(tái)銣原子鐘和2臺(tái)銫原 子鐘，并計(jì)劃未來(lái)采用更穩(wěn)定的氫原子鐘（其頻率 穩(wěn)定度優(yōu)于10-14s）。GPS衛(wèi)星雖然發(fā)送幾鐘不同頻率的信號(hào)，但是它們 均源于一個(gè)基準(zhǔn)信號(hào)10.23MHz）。衛(wèi)星鐘由地面站檢驗(yàn)，其鐘差、鐘速連同其他信息由地面站注入衛(wèi)星后，再轉(zhuǎn)化給用戶設(shè)備。8.1.1 GPS的組成的組成地面監(jiān)控部分地面監(jiān)控系統(tǒng)作用：確保GPS系統(tǒng)的良好 運(yùn)行。地面監(jiān)控的任務(wù)：監(jiān)視衛(wèi)星的運(yùn)行，確定GPS時(shí)間系統(tǒng)；跟蹤并預(yù)報(bào)衛(wèi)星星歷和衛(wèi)星鐘狀態(tài)； 向每顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器注入衛(wèi)星導(dǎo)航數(shù)據(jù)。地面監(jiān)控部分的組成：一個(gè)主

3、控站、五個(gè)監(jiān)測(cè)站和三個(gè)注入站。 8.1.1 GPS的組成的組成用戶設(shè)備部分主要包括：GPS接收機(jī)及其天線、微處理器及其終端設(shè)備以及電源等。而其中接收機(jī)和天線是用戶設(shè)備的核心部分。8.1.1 GPS的組成的組成1. 天線單元 接收天線和前置放大器兩個(gè)部分組成， 可接收來(lái)自任何 方向的GPS信號(hào)，可將極微弱的GPS信號(hào)電流予以放大。2.接收單元信號(hào)波道和微處理機(jī)構(gòu)成接收單元的核心部件。利用多個(gè)波道同時(shí)對(duì)多個(gè)衛(wèi)星進(jìn)行觀測(cè)。微處理機(jī)能選擇合適的衛(wèi)星進(jìn)行測(cè)量，以獲得最佳的幾何圖形；能根據(jù)觀測(cè)值及衛(wèi)星星歷求得所需的定位信息。8.1.1 GPS的組成的組成SA（Selective Availability）

4、技術(shù)AS（Anti-Spoofing）技術(shù)SA和AS技術(shù)對(duì)定位的影響8.1.3 限制性政策與反限制措施限制性政策與反限制措施1. 美國(guó)對(duì)GPS用戶的主要限制性政策建立獨(dú)立自主的衛(wèi)星導(dǎo)航與定位系統(tǒng) 載波相位動(dòng)態(tài)測(cè)量相對(duì)定位技術(shù)（RTK） 開(kāi)發(fā)GPS與GLONASS兼容接收機(jī)差分定位技術(shù)2.反限制性政策的主要技術(shù)和方法 8.1.3 限制性政策與反限制措施限制性政策與反限制措施GLONASS全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)Galileo衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng) 8.1.4 其他衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)其他衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)地固坐標(biāo)系：固結(jié)在地球上和地球一起公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的地球坐標(biāo)系，描述GPS接收機(jī)載體在地球表面的運(yùn)

5、動(dòng)狀態(tài)很方便。 天球坐標(biāo)系：與地球自轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)，描述繞地球質(zhì)心作圓周運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和確定衛(wèi)星的運(yùn)行軌道很方便。 天球坐標(biāo)系是采用球面坐標(biāo)系定義的。8.2.1 GPS導(dǎo)航定位中的坐標(biāo)系統(tǒng)導(dǎo)航定位中的坐標(biāo)系統(tǒng) 地固坐標(biāo)系是用一輔助面（參考橢球面）定義的。 恒星時(shí)以春分點(diǎn)為參考點(diǎn)，其時(shí)間尺度為：春分點(diǎn)連續(xù)兩次經(jīng)過(guò)本地子午圈的時(shí)間間隔為一恒星日，一恒星日分為24個(gè)恒星時(shí)。恒星時(shí)以春分點(diǎn)通過(guò)本地子午圈時(shí)刻為起算原點(diǎn)。8.2.2 GPS導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng)導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng) 1. 恒星時(shí)ST（Sidereal Time）2.平太陽(yáng)時(shí)MT（Mean Solar Time） 平太陽(yáng)時(shí)的時(shí)間尺度為：平太陽(yáng)連續(xù)

6、兩次經(jīng)過(guò)本地子 午圈的時(shí)間間隔為一平太日，一平太日分為24平太時(shí)。 平太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)速度等于真太陽(yáng)周年運(yùn)動(dòng)的平均速度。3.世界時(shí)UT（Universal Time） 世界時(shí)UT是以平子夜為零時(shí)算起的格林威治平太陽(yáng)時(shí)。 8.2.2 GPS導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng)導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng) 4. 原子時(shí)ATI（International Atomic Time） 原子時(shí)的秒長(zhǎng)被定義為銫原子Cs133基態(tài)的兩個(gè)超精 細(xì)能級(jí)間躍遷輻射振蕩9 192 631 170周所持續(xù)的時(shí)間。5. 協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC（Coordinated Universal Time） UTC是與地球自轉(zhuǎn)相一致的尺度均勻的時(shí)間系統(tǒng)。 8.2.2

7、 GPS導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng)導(dǎo)航定位中的時(shí)間系統(tǒng) GPS定位的基本原理：利用無(wú)線電測(cè)距交會(huì)確定點(diǎn)位的方法，利用3顆以上衛(wèi)星的已知空間位置交會(huì)出地面位置點(diǎn)（用戶接收機(jī)）的位置。 廣播信號(hào)包含3種成分：D碼、C/A碼和P碼或Y 碼、載波信號(hào)（L1和L2）。8.3.1 GPS衛(wèi)星的廣播信號(hào)衛(wèi)星的廣播信號(hào)偽距：就是由衛(wèi)星發(fā)射的測(cè)距碼信號(hào)到達(dá)GPS 接收機(jī)的傳播時(shí)間乘以光速得出的量測(cè)距離。偽距法定位：是由GPS接收機(jī)在某一時(shí)刻測(cè)出4顆以上GPS衛(wèi)星的偽距，并根據(jù)已知的衛(wèi)星位置，采用距離交會(huì)法確定接收機(jī)天線所在點(diǎn)的三維坐標(biāo)。 8.3.2 偽距測(cè)量原理偽距測(cè)量原理偽距測(cè)量原理圖 8.3.2 偽距測(cè)量原理偽距

8、測(cè)量原理8.3.3 載波相位測(cè)量原理 載波相位測(cè)量的觀測(cè)量是GPS接收機(jī)所接收的衛(wèi)星載波信 號(hào)與接收機(jī)本振參考信號(hào)的相位差。 整周未知數(shù)的確定偽距法多普勒法將整周未知數(shù)作為平差中的待定參數(shù) 整周跳變：接收機(jī)在跟蹤衛(wèi)星過(guò)程中，整周計(jì)數(shù)部分應(yīng)當(dāng)是連續(xù)的。如果在跟蹤衛(wèi)星過(guò)程中，由于某種原因，計(jì)數(shù)器就無(wú)法連續(xù)計(jì)數(shù)。此時(shí)，當(dāng)信號(hào)重新被跟蹤后，整周計(jì)數(shù)就不正確。8.3.3 載波相位測(cè)量原理載波相位測(cè)量原理 8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 絕對(duì)定位：即單點(diǎn)定位，利用GPS衛(wèi)星和用戶接收機(jī)之間的距離觀測(cè)值直接確定用戶接收機(jī)天線在WGS-84坐標(biāo)系中的相對(duì)于坐標(biāo)系原點(diǎn)地球質(zhì)心的絕對(duì)位置。 絕對(duì)

9、定位又分為動(dòng)態(tài)絕對(duì)定位和靜態(tài)絕對(duì)定位。相對(duì)定位：是用至少兩臺(tái)GPS接收機(jī)，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，確定兩臺(tái)接收機(jī)天線之間的相對(duì)位置（坐標(biāo)差）。它是目前GPS定位中精度最高的一種定位方法。絕對(duì)定位1.偽距觀測(cè)方程的線性化線性化的偽距測(cè)量觀測(cè)方程為：0( )( ) ( )( )( )( )( )( )( )kjjjjjkkkjkTIXttltm tn tYZc t tc tttt8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 令 偽距線性方程可以改寫(xiě)為： 由觀測(cè)站同步跟蹤4顆衛(wèi)星，則j1，2，3，4，采用矩陣形式( )( )( )( )jjkkITStttt( )( )( )jjkktc t

10、tc t t0( )( )( )( )( )( )kjjjjjjkkkkXtStltmtntYtZ111110222220333330444440( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )1( )( )( )( )( )( )1kkkkkkjkkXtS tl tm tn tYtStl tm tn tZtS tl tm tn tttStl tm tn t2. 偽距法絕對(duì)定位的解算8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 上式簡(jiǎn)化為：當(dāng)跟蹤的衛(wèi)星數(shù)目多于4顆時(shí)，可應(yīng)用最小二乘平差求解( )( )( )kkA tG tL t1( )( )(

11、 )kkGtA tL t1( )( ( )( ) ( ( )( )TTkkG tA tA tA tL t8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 假定用戶初始位置及時(shí)鐘偏差； 用已知衛(wèi)星的在軌位置及時(shí)鐘偏差，對(duì)上述矩陣及方 程式進(jìn)行求解； 利用求出的用戶位置偏差，得出用戶實(shí) 際位置； 重復(fù)迭代，直至第n+1次算出的用戶位置約等于第n次 算出的用戶位置即可。3. 計(jì)算步驟：8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 相對(duì)定位是用兩臺(tái)接收機(jī)分別安置在基線的兩端，同步觀測(cè)相同的GPS衛(wèi)星，以確定基線端點(diǎn)的相對(duì) 位置或基線向量。 1.觀測(cè)值的線性組合 作用:觀測(cè)量的不同組合（求差），可以

12、有效地消 除或減弱相關(guān)誤差的影響。靜態(tài)相對(duì)定位（靜態(tài)差分定位）8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 求差方法：可以在衛(wèi)星間求差，在接收機(jī)間求差，也 可以在不同歷元間求差。 求差類別：一次差；二次差；三次差。 一次差為： 作用：可以消除與衛(wèi)星有關(guān)的載波相位及其鐘差項(xiàng)。1221( )( )( )kkkiiiSDttt 1221( )( )( )jjjiiiSDttt 8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 求差法示意圖8.3.4 8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 二次差分： 設(shè)在ti時(shí)刻，對(duì)k、j衛(wèi)星觀測(cè)值的站間單差觀測(cè)值求差，有： 作用：可以消除與接收機(jī)有關(guān)

13、的載波相位及其鐘差項(xiàng)1212122121( )( )( )( )( )( )( )kjjkjjkkiiiiiiiDDtSDtSDttttt 8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 三次差分： 對(duì)ti時(shí)刻的雙差觀測(cè)值與ti+1時(shí)刻的雙差觀測(cè)值求差，有： 作用：可消除與衛(wèi)星和接收機(jī)有關(guān)的初始整周模糊度。12112112( ,)()( )kjkjkjiiiiTDt tDDtDDt8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 2. 單差觀測(cè)方程的方程模型 如果同步觀測(cè)n個(gè)衛(wèi)星，可列出n個(gè)誤差方程 按最小二乘法原理對(duì)誤差方程求解，可得待定點(diǎn)坐標(biāo)改正數(shù)、 鐘差等未知參數(shù)。 111111120

14、121222222112012212212120( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )nnnnnNtVtLl tm tn tXNtVtltm tn tfYfttcZltm tn tVtNt 21212)( )( )ntLtLt8.3.4 8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 3. 雙差觀測(cè)方程的方程模型 雙差觀測(cè)方程的誤差形式為： 同理，對(duì)于三差模型，模型中消除了整周模糊度。22222121202( )( )( )( )( )( )kkkkkkjXfVtl tm tn tYLtNtcZ1220120112( )( )( )( )(

15、 )( )kjkkjjkjfLtttttDDtc8.3.4 絕對(duì)定位和相對(duì)定位絕對(duì)定位和相對(duì)定位 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 DGPS測(cè)量系統(tǒng)組成：動(dòng)態(tài)接收機(jī)，基準(zhǔn)接收機(jī)。DGPS的測(cè)量原理：兩種接收機(jī)同步觀測(cè)GPS衛(wèi)星，基準(zhǔn)接收機(jī)為動(dòng)態(tài)接收機(jī)提供差分改正數(shù)（DGPS數(shù)據(jù)）。動(dòng)態(tài)接收機(jī)根據(jù)DGPS數(shù)據(jù)，精確地解算出用戶的三維坐標(biāo)。 DGPS可以有效的消除誤差。單站GPS差分1.位置差分法 在位置差分中基準(zhǔn)接收機(jī)向動(dòng)態(tài)用戶發(fā)送的DGPS數(shù)據(jù)是“位置校正值”。設(shè)基準(zhǔn)站的精密坐標(biāo)為（X0，Y0，Z0），基準(zhǔn)接收機(jī)所測(cè)出的基準(zhǔn)站三維坐標(biāo)為：X、Y、Z，則有校正值： 8

16、.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 則，動(dòng)態(tài)接收機(jī)的修正公式為: 000XXXYYYZZZkkkkkkXXXYYYZZZ 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 考慮到用戶接收機(jī)位置校正值的瞬間變化，上式可寫(xiě)成：2. 偽距差分法 在偽距差分中基準(zhǔn)接收機(jī)向動(dòng)態(tài)用戶發(fā)送的DGPS數(shù)據(jù)是 “偽距校正值”。000() /()() /()() /()kkkkkkXXXdXd tttYYYdYd tttZZZdZd ttt 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 3. 載波相位差分法 RTDGPS（Real Time DGPS）測(cè)相偽距修

17、正法 考慮星歷誤差引起的距離偏差、多路徑效應(yīng)以及接收機(jī) 噪聲，則基準(zhǔn)站r與衛(wèi)星j之間的偽距觀測(cè)值為： 為多路徑效應(yīng)引起的偏差， 為接收機(jī)噪聲 rmr8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 ,( )( )( )( )( )( )( )( )( )jjjjrrrr Ijjr TrrrtR tc t tc tttttm tt同理，用戶接收機(jī)k的偽距觀測(cè)值為：又，星站間偽距改正為：當(dāng)用戶距基準(zhǔn)站距離較小時(shí)（100km），有： 為殘差,( )( )( )( )( )( )( )( )( )jjjjjjkkkk Ik TkkktRtc t tc tttttm tt( )( )( )j

18、jjrrrttt( )( )( )( )( )jkrkrkrdtct tt tm tm t( )( )( )( )jjjjkrkkrtttdt 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 基準(zhǔn)接收機(jī)和用戶接收機(jī)的測(cè)相偽距觀測(cè)量分別為： 0000( )( )( )( )jjjjjrrrrrjjjjjkkkkktttNtNtttttNtNtt 0000( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )( )jjjjjjjkrkkrrrrjjjkkrrjjjjkrkrjjkrtttdtttttdttttNtNtNttNtt 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）

19、定位原理）定位原理 考慮到用戶坐標(biāo)位置和衛(wèi)星三維坐標(biāo)，上式變?yōu)椋狠d波相位差分法 在載波相位差分法中，基準(zhǔn)站將載波相位觀測(cè)值實(shí)時(shí)傳送給 用戶接收機(jī)，由用戶進(jìn)行載波相位求差，再解算用戶的位置。 222 1/20000()()() ( )( )( )( )jjjjkkkkrjjjjjrkrkrjjkrXXYYZZdttttNtNtNttNtt 8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 廣域差分 系統(tǒng)組成:廣域差分GPS系統(tǒng)就是為削弱這三種誤差源而設(shè)計(jì)的一種工作系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由主站、監(jiān)測(cè)站、數(shù)據(jù)通信鏈路和用戶設(shè)備組成。 誤差源主要表現(xiàn)為星歷誤差、大氣延時(shí)誤差和衛(wèi)星鐘誤差。8.3.

20、5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 局部區(qū)域差分 系統(tǒng)構(gòu)成：若干個(gè)差分GPS基準(zhǔn)站組成一差分GPS網(wǎng)。測(cè)量方法：采用加權(quán)平均法或最小方差法對(duì)多個(gè)基準(zhǔn)站的改正信息進(jìn)行平差計(jì)算求得自己的坐標(biāo)改正數(shù)或距離改正數(shù)。8.3.5 差分差分GPS（ DGPS ）定位原理）定位原理 8.4 GPS測(cè)量的誤差分析測(cè)量的誤差分析 GPS測(cè)量的誤差分類：按誤差性質(zhì)可分為系統(tǒng)誤差與偶然誤差。GPS測(cè)量誤差的分類 誤差來(lái)源對(duì)距離測(cè)量的影響（m）衛(wèi)星部分星歷誤差；鐘誤差；相對(duì)論效應(yīng)1.515信號(hào)傳播電離層；對(duì)流層；多路徑效應(yīng)1.515信號(hào)接收鐘誤差；位置誤差；天線相位中心變化1.515其他影響地球潮汐；

21、負(fù)荷潮1.08.4.1 GPS衛(wèi)星誤差衛(wèi)星誤差1. 衛(wèi)星星歷誤差 由星歷所給出的衛(wèi)星在空間的位置與實(shí)際位置之差。 星歷誤差對(duì)定位的影響有：對(duì)單點(diǎn)定位的影響 影響偽距測(cè)量的準(zhǔn)確性。廣播星歷誤差對(duì)測(cè)站坐標(biāo) 的影響一般可達(dá)數(shù)米、數(shù)十米、甚至上百米。對(duì)相對(duì)定位的影響 相對(duì)定位時(shí)，因星歷誤差對(duì)兩站的影響具有很強(qiáng)的 相關(guān)性，所以在求坐標(biāo)差時(shí)，共同的影響可自行消去，從而獲得精度很高的相對(duì)坐標(biāo)。8.4.1 GPS衛(wèi)星誤差衛(wèi)星誤差 解決星歷誤差的方法有： 建立區(qū)域性衛(wèi)星跟蹤網(wǎng) 軌道松馳法 同步觀測(cè)值法2. 衛(wèi)星鐘誤差 衛(wèi)星鐘的鐘差包括由鐘差、頻偏、頻漂等產(chǎn)生的誤差，也包含鐘的隨機(jī)誤差。3. 相對(duì)論效應(yīng) 由于衛(wèi)星

22、鐘和接收機(jī)鐘所處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（運(yùn)動(dòng)速度和重力位）不同而引起衛(wèi)星鐘和接收機(jī)鐘之間產(chǎn)生相對(duì)鐘誤差的現(xiàn)象。 8.4.1 GPS衛(wèi)星誤差衛(wèi)星誤差8.4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 1. 電離層折射誤差 電離層中包含大量的自由電子和正離子，會(huì)使信號(hào)的路徑和傳播速度發(fā)生變化。這種偏差叫電離層折射誤差。電離層改正公式：2240.28ionesAdCN dsff 減弱電離層影響可以采取以下措施：利用雙頻觀測(cè) 用兩個(gè)不同的頻率發(fā)射衛(wèi)星信號(hào)，則電離層改正項(xiàng) 中的A相同，而且除了電離層折射的影響不同外，其 余誤差影響都相同。利用電離層改正模型加以改正 對(duì)于單頻接收機(jī)，采用導(dǎo)航電文提供的電離層改正 模型加以改正。8.

23、4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 利用同步觀測(cè)值求差 利用兩臺(tái)GPS接收機(jī)在基線兩端進(jìn)行同步觀測(cè)，并將觀測(cè)值求差。2. 對(duì)流層折射誤差 GPS信號(hào)通過(guò)對(duì)流層時(shí)，使傳播的路徑發(fā)生彎曲，從而使測(cè)量距離產(chǎn)生偏差，叫做對(duì)流層折射。3. 多路徑效應(yīng)誤差 反射波與直接波產(chǎn)生干涉，從而使觀測(cè)值偏離真值所引起的誤差。8.4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 反射波 用 表示反射波和直接波之間的程差，則有：(1 cos2 )(1 cos2 ) 2 sinsinHBA OA BAzzHzz8.4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 反射波和直接波間的相位延遲為：多路徑效應(yīng)對(duì)載波相位測(cè)量的影響直接波信號(hào)反射波信號(hào)天線實(shí)際接收

24、的信號(hào)為24sin/Hz cosdSUtcos()rSUtcos()SUt2 1/2(12 cos)sinarctan()1cos8.4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 實(shí)際中，有多個(gè)反射信號(hào)，則多路徑誤差為：消弱多路徑誤差的方法：選擇合適的站址對(duì)接收機(jī)天線的要求在天線中設(shè)置抑徑板；接收機(jī)天線對(duì)于極化特性不同的反射信號(hào)應(yīng)該 有較強(qiáng)的抑制作用。 11sinarctan1cosniiiniiiaa8.4.2 信號(hào)傳播誤差信號(hào)傳播誤差 8.4.3 接收機(jī)誤差接收機(jī)誤差1. 接收機(jī)鐘誤差 減弱接收機(jī)鐘差的方法：通過(guò)在衛(wèi)星間求一次差來(lái)消除接收機(jī)的鐘差并將接收機(jī)鐘差表示為時(shí)間多項(xiàng)式，在觀測(cè) 量平差計(jì)算中求鐘

25、差。2. 接收機(jī)安置誤差 接收機(jī)天線相位中心相對(duì)于測(cè)站標(biāo)志中心位置的偏差。3. 天線相位中心位置偏差 觀測(cè)時(shí)相位中心的瞬時(shí)位置與理論上的相位中心的不同。8.4.3 接收機(jī)誤差接收機(jī)誤差 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)（MAMS）是西安交通大學(xué)自 動(dòng)制研究所與中國(guó)科學(xué)院西安光機(jī)所合作為空軍某基 地開(kāi) 發(fā)的， 是為了跟蹤空中飛行目標(biāo)而研制的一種小型光學(xué)自 動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠自動(dòng)搜索、跟蹤、攝像和進(jìn) 行數(shù)據(jù)處理，它利用先進(jìn)的GPS引導(dǎo)技術(shù)和雷達(dá)引導(dǎo)技術(shù) 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤，并能夠得到目標(biāo)的視頻圖像。 8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 整個(gè)系統(tǒng)可以看作由三部分組

26、成：引導(dǎo)系統(tǒng)、通訊系 統(tǒng)和位置跟蹤系統(tǒng)。引導(dǎo)系統(tǒng)給出了目標(biāo)的位置信息，通過(guò)通訊系統(tǒng)發(fā)送給觀測(cè)站的觀測(cè)設(shè)備，觀測(cè)設(shè)備中 的計(jì)算機(jī)對(duì)這些引導(dǎo)信息進(jìn)行處理后，將其轉(zhuǎn)換成為 控制數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)帶動(dòng)光學(xué)設(shè)備跟蹤目標(biāo)，并拍 攝目標(biāo)的圖像。8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)總體原理框圖 8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 引導(dǎo)系統(tǒng) GPS引導(dǎo)系統(tǒng)原理圖 8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 雷達(dá)引導(dǎo)系統(tǒng)原理圖 8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 通訊系統(tǒng) 為了保證系統(tǒng)能夠正常工作

27、，需要將引導(dǎo)信息傳送給 觀測(cè)站，這部分工作由通訊系統(tǒng)來(lái)完成，可分為GPS 通訊和雷達(dá)通訊。此外，還需要將測(cè)站的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí) 時(shí)傳送給靶場(chǎng)指揮中心。定位跟蹤系統(tǒng) 定位跟蹤系統(tǒng)主要完成對(duì)目標(biāo)的跟蹤定位和攝像功能，是整個(gè)系統(tǒng)中最主要的一部分。8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 定位跟蹤系統(tǒng)邏輯原理圖 系統(tǒng)的邏輯模型8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 2.系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 接收引導(dǎo)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)處理控制系統(tǒng)圖像攝取數(shù)據(jù)傳送、保存 系統(tǒng)工作流程為：系統(tǒng)接收到適合的引導(dǎo)數(shù)據(jù)后，對(duì)引導(dǎo)數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列處理，控制轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)攝像機(jī)跟蹤目標(biāo)，拍攝目標(biāo)圖像，同時(shí)將攝像機(jī)狀態(tài)反饋

28、給靶場(chǎng)指揮 中心并且回傳和保存數(shù)據(jù)。8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 系統(tǒng)硬件 系統(tǒng)硬件部分主要包括GPS接收電臺(tái)、GPS接收時(shí)間系統(tǒng)（B碼時(shí)統(tǒng)）、方位角和俯仰角編碼器、半自動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)、光學(xué)鏡頭和數(shù)字錄像機(jī)、單桿控制器、視頻疊加器以及接收靶場(chǎng)引導(dǎo)信息和發(fā)送測(cè)站數(shù)據(jù)的HDLC卡、調(diào)制解調(diào)器等。8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 系統(tǒng)軟件軟件功能模塊關(guān)系圖 8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 關(guān)鍵技術(shù) 在硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，主要需要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：通訊問(wèn)題，包括引導(dǎo)數(shù)據(jù)的接收和上下位機(jī)之間的通訊，相應(yīng)的硬件設(shè)計(jì)工作包括HDL

29、C通訊卡和共 享RAM卡的設(shè)計(jì)；視頻信息的疊加，需要設(shè)計(jì)專用的視頻疊加卡。8.5.1 靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng)靶場(chǎng)導(dǎo)彈自動(dòng)攝像測(cè)量系統(tǒng) 8.5.2 煙草監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)煙草監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng) 紅塔集團(tuán)煙草運(yùn)輸系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有：不能夠?yàn)槭袌?chǎng)營(yíng)銷人員和領(lǐng)導(dǎo)決策提供必要的及時(shí)的卷 煙運(yùn)輸實(shí)時(shí)信息，不能向煙草公司提供及時(shí)準(zhǔn)確的貨源 信息，不利于卷煙投放控制；存在煙草運(yùn)輸?shù)陌踩詥?wèn)題；未建立快速、高效和敏捷的物流體系支持營(yíng)銷工作，實(shí) 現(xiàn)高效車輛調(diào)度管理缺乏必要的系統(tǒng)支持。1. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)2. 系統(tǒng)組成運(yùn)輸車輛 安裝了GPS車載終端設(shè)備的運(yùn)輸車輛，可接受GPS信號(hào)，計(jì)算車輛的位置、速度、方向等定位數(shù)據(jù)；可接受監(jiān)控 系統(tǒng)下發(fā)的指令，并按照指令指定的模式工作；可檢測(cè) 設(shè)備的各種工作狀態(tài)，依照異常情況產(chǎn)生各種報(bào)警數(shù)據(jù)；并通過(guò)GSM模塊與GSM網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，將定位數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)發(fā)往指定的短信中心或短信網(wǎng)關(guān)。8.5.2 煙草監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)煙草監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng) GSM網(wǎng)絡(luò) 該系統(tǒng)采用中國(guó)移動(dòng)通信公司的GSM網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)