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编程问答

定位模块概念

發布時間:2023/12/20 编程问答 52 豆豆
生活随笔 收集整理的這篇文章主要介紹了 定位模块概念 小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

定位模塊涉及到的概念,剛開始看很困惑,摘錄了網上的進行總結

1、差分GPS定位

目前 GPS 系統提供的定位精度是優于 10 米,而為得到更高的定位精度,通常采用差分 GPS 技術:使用一臺 GPS基準接收機(基準站)和一臺用戶接收機(移動站),利用實時或事后處理技術,就可以使用戶測量時消去公共的誤差源—衛星軌道誤差、衛星鐘差、大氣延時、多路徑效應。特別提出的是,當GPS工作衛星升空時,美國政府實行了SA政策。使衛星的軌道參數增加了很大的誤差,致使一些對定位精度要求稍高的用戶得不到滿足。因此,現在發展差分GPS技術就顯得越來越重要。

根據差分GPS基準站發送的信息方式可將差分GPS定位分為三類,即:位置差分、偽距差分(DGPS)和載波相位差分(RTK)。這三類差分方式的工作原理是相同的,即都是由基準站發送修正數據,由用戶站接收并對其測量結果進行修正,以獲得精確的定位結果。所不同的是,發送修正數據的具體內容不一樣,其差分定位精度也不同。

位置差分和偽距差分,能滿足米級定位精度,已廣泛應用于導航、水下測量等。而載波相位差分,可使實時三維定位精度達到厘米級。

1.1 位置差分

最簡單的差分方法,任何一種GPS接收機均可改裝和組成這種差分系統。

安裝在基準站上的GPS接收機觀測4顆衛星后便可進行三維定位,解算出基準站的坐標。由于存在著軌道誤差、時鐘誤差、SA影響、大氣影響、多徑效應以及其他誤差,解算出的坐標與基準站的已知坐標是不一樣的, 存在誤差。基準站利用數據鏈將此改正數發送出去,由用戶站接收,并且對其解算的用戶站坐標進行改正。

最后得到的改正后的用戶坐標已消去了基準站和用戶站的共同誤差,例如衛星軌道誤差、 SA影響、大氣影響等,提高了定位精度。以上先決條件是基準站和用戶站觀測同一組衛星的情況。 位置差分法適用于用戶與基準站間距離在100km以內的情況。

1.2 偽距差分(DGPS, Differential Global Positioning System)

偽距差分是目前用途最廣的一種技術。幾乎所有的商用差分GPS接收機均采用這種技術。

在基準站上的接收機要求得 它至可見衛星的距離,并將此計算出的距離與含有誤差的測量值加以比較。利用一個α-β濾波器將此差值濾波并求出其偏差。然后將所有衛星的測距誤差傳輸給用戶,用戶利用此測距誤差來改正測量的偽距。最后,用戶利用改正后的偽距來解出本身的位置,就可消去公共誤差,提高定位精度。

與位置差分相似,偽距差分能將兩站公共誤差抵消,但隨著用戶到基準站距離的增加又出現了系統誤差,這種誤差用任何差分法都是不能消除的。用戶和基準站之間的距離對精度有決定性影響。利用偽距差分方法,定位精度可達到亞米級。

1.3 載波相位差分(RTK, Real Time kinematic)

差分GPS的出現,能實時給定載體的位置,精度為米級,滿足了引航、水下測量等工程的要求。位置差分、偽距差分、 偽距差分相位平滑等技術已成功地用于各種作業中。隨之而來的是更加精密的測量技術 — 載波相位差分技術。

載波相位差分技術又稱RTK(Real Time Kinematic)技術,是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。與偽距差分原理相同,由基準站通過數據鏈實時將其載波觀測量及站坐標信息一同傳送給用戶站。用戶站接收GPS衛星的載波相位與來自基準站的載波相位,并組成相位差分觀測值進行實時處理,能實時給出厘米級的定位結果

載波相位差分方法分為兩類:一類是修正法,另一類是差分法。前者與偽距差分相同,基準站將載波相位修正量發送給用戶站,以改正其載波相位,然后求解坐標。后者將基準站采集的載波相位發送給 用戶臺進行求差解算坐標。前者為準RTK技術,后者為真正的RTK技術。

2、GPS的定位精度

自然因素:受到大氣層、衛星時鐘誤差、星歷誤差(即衛星軌道誤差)等的影響
人為因素:多徑效應(經過其他表面反射到接收機天線中的GPS信號)、SA政策、人為干擾因素

3、CEP、RMS

在GNSS產品中廠家提供這么幾個精度參數:CEP、RMS, CEP和RMS是GNSS的定位精度單位,也是個概率單位。
5M CEP意思是以5M為半徑畫圓,有50%的點能打在圓內,也就是說,GNSS定位在5M精度的概率是50%,相應的6m RMS(66.7%)12m 2DRMS(95%)

水平精度以圓概率誤差(CEP) 意味著 50% 的結果在給出的圓直徑內,50%的結果在圓外。RMS是1 sigma或1倍標準差,如果結果是無偏的,概率為67%。 2dRMS是2 sigma或2倍標準差,概率為95%。
他們的相互轉換可以按照下面的規則: CEP 乘以1.2能轉換為RMS,CEP 乘以2.4能轉換為2d RMS:2.5M CEP -> 3M RMS -> 6M 2D RMS

4、SBAS(Satellite-Based Augmentation System)

星基增強系統,又叫廣域差分增強系統;通過地球靜止衛星,搭載“衛星導航增強”信號轉發器,可以向用戶廣播星歷誤差,衛星鐘差,電離層延遲等多種修正信息;目前世界上的幾個SBAS:美國WAAS,俄羅斯SDCM,歐洲EGNOS,日本MSAS,印度GAGAN
SBAS只是DGPS(現在擴展到叫DGNSS)中的一種。SBAS屬于星基差分系統。現在有很多地方建設的連續運行參考站(CORS)系統可以為很多設備提供陸基的差分信號。現在說的DGPS是指狹義的CORS提供差分信號這種。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的定位模块概念的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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