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摘要:在卫星导航和定位技术的应用,不同的影响因素会导致不同的导航技术的整个应用程序的控制,因此有必要结合相应的不同影响因素的控制与应用程序控制卫星导航技术在导航技术的处理。确保两种技术的组合控制能够充分发挥导航技术整体应用的技术控制能力。
关键词:北斗卫星导航系统;伪距差分定位;定位技术;
差分GNSS是一种广泛应用的有效方法,可以减少甚至消除各种测量误差,因此差分定位的精度明显高于单点定位。目前,一些政府和商业差分GNSS系统正处于开发阶段或已经投入使用。
一、差分导航系统是如何工作的
差分GNSS的基本工作原理主要是基于卫星时钟误差、卫星星历误差、电离层延迟和对流层延迟具有空间相关性和时间相关性。对于同一区域的不同接收机,上述四种误差分量在测量中近似相等或高度相关。其中一个接收器通常用作参考,接收器的位置称为参考台(或基站),而接收器通常称为参考台接收器。预先准确地知道基站接收机的位置,从而能够准确地计算出卫星到基站接收机的真实几何距离。将基准站接收机测量到的卫星距离与该真实几何距离进行比较,两者之差等于基准站接收机对卫星的测量误差。因为与此同时,其它接收机在同一地区同一卫星距离测量值误差相关或相似的,如果基站将接收机的测量误差通过广播无线电发射机罗孚(用户)接收器,然后探测器可以使用接收参考接收机测量误差校正探测器接收在同一卫星距离测量,以提高测量和罗孚接收机的定位精度,这是差分GNSS的基本工作原理。
二、卫星差分导航定位技术
卫星差分定位技术在相关领域的发展和应用已经逐渐成熟,其主要应用原理可以表述为:通过在固定位置测地线(平台),并得到了精确的位置数据,测量数据的位置,使用C /代码(民法)用户接收机实现GPS信号,然后准确的位置数据和测量数据差异的比较和分析,可以获得GPS定位误差修正。GPS定位误差校正然后被发送到该地区正在使用的C/A用户接收机,使用无线电发射机接收校正的接收机数据。差分GPS系统的应用可使C/A码接收机的定位数据精度提高10倍以上。GPS在定位过程中会产生一些误差,这可以分为三个部分。首先是各种用户接收机的常见误差,如电离层误差、对流层误差、卫星时钟误差等;其次,传播时延误差普遍存在,用户难以直接测量,也无法通过修正模型直接计算。三是所有用户接收机的固有误差,包括信道延迟、内部噪声等。采用差异技术可以有效地改善甚至消除上述误差。具体淘汰情况如下。第一种误差可以完全消除;第二类错误可以消除大部分错误。消除的可能性与参考接收器和用户接收器之间的距离密切相关。但是差别技术在第三种错误中不起作用。一般来说,差分技术在导航定位中的应用可以有效提高GPS的定位精度。使用一个用户接收机和一个参考接收机,并使用实时或后处理技术,可以消除电离层和对流层效应这两种常见的误差源。事实上,差分卫星定位技术是衡量两个目标在同一测量站,然后测量两个测量站的一个目标,或者测量相同的目标两次相同的测量站,并计算两者的区别来获得共同的术语(即常见的错误和常见的参数)。根据差分GPS参考站的信息传输方式,卫星差分定位技术可分为位置差、伪距离差和相位差三类。他们的工作原理基本相同。区别在于发送的校正值不同,定位精度不同。
三、北斗导航系统伪距离差分定位技术与算法
1.北斗导航系统伪距离差分定位技术。
北斗卫星导航系统采用的是无线电伪距差分定位技术,将伪距测量信号进行测距,将伪距测量信号进行测距传输,测距码的传输原理为:从卫星接收机捕获时间t1信号,捕获信号的同时,根据接收机的时钟来创建一个相同的卫星信号测距信号,接收机的时间坐标翻译,直到与卫星信号相关联,然后停止运动,运动时间长度Δt,光传播的传播延迟倍时间t的伪卫星到接收机之间的距离。伪距不是实际的卫星和接收机之间的距离,在实际过程中,传播的各种因素的总和的实际距离产生各种各样的错误,实际距离之间的差异,因此被称为伪距,常用来表示p,伪距误差的主要因素有:卫星时钟误差,接收机时钟误差,和各种空间传播错误如电离层,对流层,等等。伪距离定位公式可表示为:
ρ=r+δtu-δt(r)+I+T+ε
2.北斗伪距离定位算法。(1)改进的伪距离解模型。最小二乘迭代法和位置偏差变量的卡尔曼滤波方法相互结合,以避免最小二乘定位精度较低,卡尔曼滤波迭代,初始位置的特征敏感等缺点,但应进一步提高伪距定位精度,也可以直接使用探测器位置作为状态变量,并结合L - M算法修改。(2)最小二乘迭代法。最小二乘迭代法是最常用的线性解决方案方法,接收机位置计算模型是一个非线性模型,所以我们必须使用泰勒级数展开方法线性化模型,最小二乘迭代法的基本原理来解决最优解决方案是减少误差的平方和。利用该方法计算接收机位置的步骤如下:首先根据四颗卫星的位置得到四个伪距离方程;其次,将得到的四个伪距离方程按泰勒级数展开进行线性化,得到线性化公式;第三,确定其初始近似位置为原点,将初始坐标代入伪距离接收机的坐标系中进行计算。最后用线性化后的相关公式计算出该公式。得到了四个偏差值和初始位置,并将其相加得到接收机的位置,然后迭代,直到得到一个历元解。
四、卫星差分导航定位技术的应用
1.卫星差分定位技术在交通运输中的应用。随着我国科学技术和信息技术的发展,交通运输业的发展速度正在加快。为了提高人们的生活水平,有必要对交通进行科学的调控。随着GPS技术在各行各业的广泛应用,其高精度的特点受到了交通行业的青睐。其中,警车和消防车需要具有较高的定位精度,才能准确定位所需的位置,避免因位置偏差而耽误治安效率和消防救援。因此,卫星差分导航定位技术的出现可以有效提高此类车辆的应用效果。V2V通信技术的出现,可以监测道路上车辆的速度和位置,从而实现对行驶道路前方道路状况的预测,使驾驶员能够及时避免前方可能发生的碰撞。V2V系统还可以实现车辆之间的连接和通信,防止交通事故的发生。在V2V技术中应用卫星差分定位技术,可以有效提高车辆的定位精度,从而提高自动预测的精度和效率,最大限度地降低事故发生的可能性。
2.卫星差分定位技术在智能装备导航定位中的应用。随着信息时代的到来,人们的生活越来越离不开智能设备的应用。如今,人们在日常出行中对手机导航有着强烈的依赖,同时对手机导航的定位精度也有越来越高的要求。如果将卫星差分定位技术应用到手机导航中,可以大大提高手机导航的精度,给人们的日常出行带来极大的便利。此外,随着车联网技术的发展,在信息网络平台上的车辆信息可以被广泛提取和综合利用,同时可以根据车辆运行状态进行监督,提供功能性服务。因此,应用卫星差分导航定位技术进行车辆导航,可以准确定位车道间至厘米级的位置,有利于车辆的安全。
3.卫星差分定位技术在其他方面的应用。卫星应用微分定位技术可以准确定位精确到厘米的水平,因此可以差分卫星定位技术在桥梁高,路基结构、电缆等实时监控,同时,也可以在水下地形测绘,石油勘探,大型航空测绘、船舶操纵性能测量和航空领域的态度的决心等。
总之,将卫星差分导航定位技术应用到GPS导航定位技术中,可以有效地减少GPS的测量误差,从而提高定位精度,为人们的日常生活提供便利。因此,加强卫星差分导航定位技术的工作原理和应用具有重要意义。目前,卫星差分导航定位技术的研究越来越成熟,其应用范围也逐渐普及。将其应用扩展到各行各业是未来的发展趋势。
参考文献:
[1]张萍.关于卫星差分导航定位技术.2019.
[2]谢红.我国北斗导航系统定位原理及应用前景探讨.2018.