《定位導(dǎo)航誤差》PPT課件

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1、衛(wèi)星定位導(dǎo)航原理與應(yīng)用12第六章定位導(dǎo)航誤差內(nèi)容提要§6.1衛(wèi)星導(dǎo)航定位的精度、誤差與偏差§6.2衛(wèi)星導(dǎo)航定位的誤差§6.3GPS衛(wèi)星幾何布局和精度因子3內(nèi)容提要§6.1衛(wèi)星導(dǎo)航定位的精度、誤差與偏差§6.2衛(wèi)星導(dǎo)航定位的誤差§6.3GPS衛(wèi)星幾何布局和精度因子42021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院56.1GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位的誤差簡介GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位誤差：(1)衛(wèi)星誤差：信號自身誤差及人為的SA誤差；(2)傳播誤差：信號從衛(wèi)星傳播到用戶接收天線的傳播誤差；(3)接收誤差：信號接收機(jī)所產(chǎn)生的測量誤差。被動式測距原理：測量來自GPS衛(wèi)星的導(dǎo)航定位信號的傳播時延，測

2、得接收天線相位中心和衛(wèi)星發(fā)射天線相位中心間的距離（站星距離），將它和GPS衛(wèi)星在軌位置聯(lián)合解算出用戶的三維坐標(biāo)。精度(accuracy)表示一個量觀測值與其真值接近或一致的程度，常以誤差(error)予以表述。GNSS系統(tǒng)精度為用GNSS信號所測定的載體在航點(diǎn)位與載體實(shí)際點(diǎn)位之差。6.1.1均方根差（1/2）2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院6置信橢圓置信橢圓的長短半軸，分別表示二維位置坐標(biāo)分量的標(biāo)準(zhǔn)差（如經(jīng)度的σλ和緯度的σφ）。一倍標(biāo)準(zhǔn)差（lσ）的概率值：68.3%；二倍標(biāo)準(zhǔn)差（2σ）的概率值：95.5%；三倍標(biāo)準(zhǔn)差（3σ）的概率值：99.796。均方根差

3、的探測概率：置信橢圓(confidenceellipse，二維定位)；置信橢球(confidenceellipsoid，三維定位）；6.1.1均方根差（2/2）2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院7注意：許多中外文獻(xiàn)所述“精度”多為一倍標(biāo)準(zhǔn)差(lσ)，且用“距離均方根差(DRMS)”表示二維定位精度，即距離均方根差(DRMS)，也稱：圓徑向誤差(circularradialerror)或均方位置誤差(MSPE，meansquaredpositionerror)注意：也可采用“雙倍距離均方根差”(2DRMS，twicedistancerootmeansquaree

4、rror)，即6.1.2圓概率誤差（1/2）2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院8在導(dǎo)航領(lǐng)域，圓概率誤差(CEP，circularerrorprobable)被廣泛應(yīng)用。當(dāng)概率為50%時，圓概率誤差定義為：當(dāng)概率為95%時，則有：(CEP)95，也記“R95"，表示概率為95%的二維點(diǎn)位精度。當(dāng)概率為99%時，則有：6.1.2圓概率誤差（2/2）2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院9小結(jié)：球概率誤差(SEP)是在以天線真實(shí)位置為球心的球內(nèi)，偏離球心概率為50%的三維點(diǎn)位精度分布度量。（1）圓概率誤差(CEP)是在以天線真實(shí)位置為圓心的圓內(nèi)，偏離圓心概

5、率為50%的二維點(diǎn)位離散分布度量。（2）95%概率的二維點(diǎn)位精度(R95)，是在以天線真實(shí)位置為圓心的圓內(nèi)，偏離圓心概率為95%的二維點(diǎn)位精度分布度量。（3）三維位置，以球概率誤差(SEP=sphericalerrorprobable)表示，且知6.1.3RMS與CEP關(guān)系(1/2)2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院106.1.3RMS與CEP關(guān)系(2/2)2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院11GPS衛(wèi)星定位誤差可互換計(jì)算?！纠纭磕矰GPS設(shè)備夠獲得RMS(三維)=6m的定位精度，則其相應(yīng)的圓概率誤差(CEP)=RMS(三維)/2.5（從表查得

6、）=2.4m。6.1.4偏差(1/2)2021/8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院12在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位測量中，不僅存在測量誤差（error），而且存在偏差（bias）。例如：GPS衛(wèi)星時鐘導(dǎo)致兩個不同而相關(guān)的概念：衛(wèi)星時鐘偏差和衛(wèi)星時鐘誤差。星鐘偏差：每一顆GPS衛(wèi)星時鐘相對于GPS時間系統(tǒng)的差值，表示為a0---相對于GSP時系的時間偏差（鐘差）；a1---相對于實(shí)際頻率的偏差系數(shù)（鐘速）；a2---衛(wèi)星時鐘的頻率漂移系數(shù)（鐘速變化率，即鐘漂）；toc---GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文第一數(shù)據(jù)塊的參考時元；t---GPS導(dǎo)航定位的觀測時元。6.1.4偏差(2/2)2021/

7、8/3哈爾濱工業(yè)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院13GPS數(shù)據(jù)處理時，依據(jù)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文第一數(shù)據(jù)塊提供的時鐘多項(xiàng)式的A系數(shù)，按上列公式計(jì)算出時鐘偏差(對于BlockII/IIA衛(wèi)星為1ms左右，其相應(yīng)距離為300km)，以此將每顆衛(wèi)星的時間(ts)換算成統(tǒng)一的GPS時間。GPS衛(wèi)星導(dǎo)航電文提供計(jì)算時鐘偏差的A系數(shù)，不能真實(shí)地代表GPS導(dǎo)航定位測量時的時鐘多項(xiàng)式系數(shù)（1ns時間誤差相應(yīng)于30cm距離誤差）；星鐘誤差是A系數(shù)代表性誤差的綜合影響。注意：電離層／對流層效應(yīng)對GPS衛(wèi)星測量的影響，也存在著“偏差”和“誤差”兩個不