注冊測繪師-叮當(dāng)-GPS 導(dǎo)航課件

GPS導(dǎo)航GPS單點定位24顆衛(wèi)星分布在6個軌道上,運行周期11小時58分鐘。測定3D位置和鐘差需4顆衛(wèi)星。單點偽距位置精度10米,應(yīng)用于導(dǎo)航。ρ(t)=Ro(t)–[l(t)m(t)n(t)][δxδyδz]T+c*δt(t)+ΔI(t)+ΔT(t)Ro=(xoyozo)TGPS單點動態(tài)定位當(dāng)GPS接收機安裝在運動的載體上，并處于動態(tài)的情況下，確定載體瞬時絕對位置的定位方法，稱為動態(tài)絕對定位。這種定位方法，只能得到?jīng)]有或很少多余觀測量的實時解，它廣泛的用于飛機、船舶及陸地車輛等運動載體的導(dǎo)航上。GPS/INS集成慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(inertialnavigationsystem)加速度積分得到速度,再積分得到位置激光陀螺激光陀螺的基本元件是環(huán)形激光器,當(dāng)陀螺繞諧振回路的法線方向轉(zhuǎn)動時,傳播方向相反的兩束激光產(chǎn)生光程差。三個正交的環(huán)形激光陀螺環(huán)形激光陀螺光纖陀螺采用100米到200米的光纖繞成直徑為30~60mm的線圈,零偏穩(wěn)定性可達(dá)0.1度/h。采用更大的光纖線圈，長500米到2000米的光纖繞成直徑為80~100mm的線圈,零偏穩(wěn)定性可達(dá)0.01度/h。最小二乘估計觀測方程：假設(shè)X的估計量最小二乘估計就是要求所求得的使二次型

ψ()=VTPV=min

線性最小方差估計線性最小方差估計是放寬對概率密度的要求，只要求已知L和X的數(shù)學(xué)期望和方差、協(xié)方差，以及限定所求的估計量是觀測向量L的線性函數(shù)。再以估計量的均方誤差達(dá)到極小為求最優(yōu)估計量的準(zhǔn)則。這樣得到的估計量稱為線性最小方差估計量。設(shè)已知L的數(shù)學(xué)期望和方差為μL

和DL,參數(shù)向量X的先驗期望和方差為μx

和Dx,L和X的協(xié)方差為DLX。線性最小方差估計量為：

=μx+DXLDL–1(L–μL)離散隨機線性系統(tǒng)的卡爾曼濾波2)狀態(tài)一步預(yù)測方程誤差方差陣

Dxk=(E–JkBk)Dx

k|k–11）狀態(tài)估計方程離散隨機線性系統(tǒng)的卡爾曼濾波濾波增益矩陣

Jk=Dx

k|k-1B

kT(Bk

Dx

k|k-1B

kT+Dv

k)-1由觀測數(shù)據(jù)LK計算狀態(tài)估計和誤差方差陣Dxk時，即可計算下一步。因此由Xo和Dxo開始計算Xk和Dk是一個循環(huán)遞推過程。4)一步預(yù)測誤差方差陣

Dx

k|k-1=Φk,k-1Dx

k-1Φk,k-1T

+Γk,k-1Dw

k-1Γk,k-1T

GPS/INS硬件一體化組合當(dāng)INS的慣性測量部件IMU被卡爾曼濾波器的誤差估計反饋校正后，在一段時間內(nèi)，即使GPS接收機失鎖，此時由INS的位置、速度可以精確的預(yù)報出GPS的位置，從而提高了GPS接收機捕獲衛(wèi)星信號的速度。實踐證明，由0.1o/h的陀螺和1*10-3g的加速度計構(gòu)成的IMU與接收機實現(xiàn)一體化組合后，可使GPS接收機的衛(wèi)星信號捕獲時間由2min提高到5s。GPS/INS軟件組合將GPS接收機的輸出信息與INS的慣性測量信息送到計算機中，首先進(jìn)行時空同步，然后利用卡爾曼濾波器進(jìn)行最優(yōu)組合處理。在計算機上可以實現(xiàn)校正計算。GPS接收機載體的速度測量GPS接收機載體的平均速度：Vx=[X(t2)–X(t1)]/dtVy=[Y(t2)–Y(t1)]/dtVz=[Z(t2)–Z(t1)]/dtWGS84坐標(biāo)GPS衛(wèi)星的參考系-----WGS84,它是一個地固坐標(biāo)系。大地經(jīng)緯度（λ，φ）和大地高(h)。與三維直角坐標(biāo)（xyz)T。x=(n+h)cosφcosλy=(n+h)cosφsinλz=[n(1-e2)+h]sinφ

φ=tan-1[tanB(1+ae2sinφ/(zw)]

λ=tan-1(y/x)h=RcosB/cosφ-nw=(1-e2sin2φ)1/2n為橢球的卯酉圈半徑,n=a/w。地固坐標(biāo)系和大地坐標(biāo)系地固坐標(biāo)系:地面一點坐標(biāo)Re=(XeYeZe)大地坐標(biāo)系:地面一點坐標(biāo)Rg=(XgYgZg)大地坐標(biāo)系相對于地固坐標(biāo)系的原點平移量：(dXdY