搞销售!带团队!得有一套

2016-02-05 09:23
卫星与网络 2016年12期
关键词:原子钟全球卫星单点

搞销售!带团队!得有一套

将接收机对多颗导航卫星的伪距观测量代入定位方程,即可以求解用户坐标、接收机时间、天顶对流层延迟以及载波相位模糊度。

精密单点定位算法在滤除测量噪声过程中需要使用序贯滤波器,根据接收机的动态特性、星载原子钟漂移率以及对流层的延迟实时特性,可以调整序贯滤波器参数。对于星载原子钟与系统参考时间(例如GPS时)的偏差,需要估计每个时间历元的偏差;载波相位模糊度也需要在算法迭代求解过程中每次都进行预估;对流层的延迟是天顶延迟的映射函数,需要在一定的时间间隔内估对流层偏差。另外,需要对地球动力学特性精确建模,否则将造成静态接收机定位的坐标与大地参考坐标之间出现偏差,目前一般采用国际地球旋转和参考服务系统IERS(International Earth Rotation and Reference Systems Service)推荐的模型,模型包括地球固体潮汐、海洋负载、地球旋转等参数。此外,利用精密单点定位算法建立伪距观测量模型的过程中,还要考虑导航卫星的质心和其天线相位中心的偏差,即所谓的相位缠绕问题(精密单点定位PPP利用轨道动力学模型确定卫星轨道参数,精密定轨过程中以卫星质心为观测量,而伪码测距和载波相位测距过程中观测的是卫星载荷天线相位中心和接收机接收天线相位中心之间的距离,卫星载荷天线相位中心随卫星姿态变化而变化,由此造成相位缠绕问题)。

星载原子钟和卫星轨道参数的精度是影响精密单点定位PPP解算精度的主要因素之一,通常,国际全球卫星导航服务IGS组织也会提供高精度的定位和授时服务,但是,目前国际全球卫星导航服务IGS组织没有俄罗斯GLONASS卫星导航系统的星载原子钟相关数据,此外,国际全球卫星导航服务IGS组织不能提供实时的精密单点定位PPP服务。影响精密单点定位PPP解算精度的另一个因素是某一历元,用户接收机可见导航卫星的数量以及导航信号的质量(噪声、多径等干扰)。例如,可见导航卫星数量越多,也就越能提高天顶对流层延迟的可观测性。因此,联合处理美国GPS和俄罗斯GLONASS卫星导航系统的观测数据,是提高解算可靠性的可行措施,如图60所示。

综上所述,影响精密单点定位PPP解算精度的主要因素是参考站给出的卫星导航系统星载原子钟和卫星轨道参数的精度,精密单点定位PPP的离线解算精度与国际全球卫星导航服务IGS组织发布的结果相差一般为一厘米左右。提供实时定位服务的主要困难是生成精密的卫星轨道参数和星载原子钟偏差估计,目前国际全球卫星导航服务实时导航项目正在推进实时在线定位服务。

图6 0 静态精密单点定位P P P性能/ G S L V I G S s t a t i o n

6.4.3 实时动态定位

实时动态定位RTK(Real Time Kinematics)是一种在参考站附近基于实时处理载波相位测距值和通信技术的高精度移动卫星导航差分技术。实时动态定位RTK技术的实现方式是,通过在一个空间位置坐标精确已知的地点安装卫星导航接收机并作为基准参考站,另外有待测位置坐标的移动站接收机,两地接收机同步观测所有可见卫星,基准参考站将预先测绘的位置坐标、可见范围内所有导航卫星的双频载波和伪码测距值等差分改正数据通过通信链路实时发送给移动站接收机,移动站利用两部双频接收机开展差分测量解决解决载波相位模糊问题后,可以高精度地确定相对于参考站的位置坐标,通过基线解算的方法就可以解算出待测位置的地理坐标。

实时动态定位RTK技术的基本原则是:

·如果用户机附近没有信号遮挡,那么接收机处理导航信号过程中存在的误差基本上是一个常数项,如果采用差分技术,那么就可以去掉这个常数项,该常数误差项包括星载原子钟误差、卫星轨道参数误差、导航信号电离层和对流层延迟;

·载波相位观测噪声远远小于伪码测距噪声,但载波相位测距过程存在载波相位模糊问题;

·利用两部接收机开展双频差分测量,可以解决载波相位模糊问题。

实时动态定位RTK技术的主要缺点是:

·服务范围较小(距离参考站的范围有限,一般不到20km);

·需要通信链路提供实时通信服务能力;

·定位过程中,需要花几秒到几分钟的时间解决相位模糊问题,时间长短取决于具体算法和接收机到参考站之间的距离;

·为了避免导航信号处理过程中的再次初始化问题,用户接收机需要连续跟踪卫星导航信号,因此,实时动态定位RTK不适合在城市应用。

实时动态定位RTK参考站的服务范围是10~20km,因此,必须在在参考站和用户之间建立通信链路。实时动态定位RTK的位置解算精度通常为几厘米,广泛应用在测绘领域。近年来,业内提出了改善实时动态定位RTK技术局限性的方法,典型的方法有网络RTK技术(Network RTK)和广域实时动态定位技术WARTK(Wide Area Real Time Kinematics)。网络RTK技术利用网络参考站提供差分修正参数,最大亮点是在载波相位测距过程中载波模糊度保持不变,这样移动用户在从一个参考站切换到另一个参考站过程中,不需要再次初始化以解决载波相位模糊问题。

6.5 辅助卫星导航接收机

信息辅助卫星导航接收机(assisted-GNSS),简称A-GNSS接收机,辅助信息主要分成两类:

·辅助信息用于提高捕获速度:由服务器和信息中继组成的辅助网络,给导航接收机播发历书和星历数据,由此可以帮助接收机迅速捕获可视卫星(信号),进而减少定位解算时间;

·后台服务器完成数据处理和位置解算:导航接收机将可视卫星号、伪距或载波相位等观测量传输给后台服务器,服务器完成数据处理和位置解算并将结果反馈给接收机。

在开展位置解算前,导航接收机可以通过地面互联网(Internet)评估服务器给导航接收机播发历书和星历数据,也可以通过无线通信网络(Wi-Fi, GPRS/UMTS, or the internet)提出辅助信息申请。应用辅助信息对位置解算的可用性、连续性以及接收机功耗均有较大影响,例如国际全球卫星导航系统服务组织(International GNSS Service)提供GPS系统导航卫星在运行轨道上的位置、速度和星载原子钟时钟信息,显然GPS接收机收到上述信息后能够有效提高定位精度,详见http://en.wikipedia.org/ wiki/Software_GNSS_Receiver相关内容。

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