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差分GPS算法及仿真研究

袁翠  
【摘要】:传统的GPS标准定位精度不高,即使在取消SA之后仅为±25米(2drms),这极大限制了中高等精度定位的应用。而差分GPS技术(DGPS)可大大提高定位精度,使定位精度达到米级甚至厘米级,因此得到了迅速的发展和广泛的应用。 差分GPS可分为四类:位置差分、伪距差分、载波相位差分和广域差分。这四类差分方式的工作原理是相同的,都是由基准站发送改正数,由流动站接收并对其测量结果进行改正,以获得精确的定位结果。所不同的是,发送改正数的具体内容不一样,其差分定位精度也不同。而根据实际的需要,位置差分因其精度太低目前已很少使用,最常用的是伪距差分、载波相位差分,以及国家部署的广域差分技术,本文主要对伪距差分和载波相位差分技术进行详细研究。 差分GPS基准站差分改正数的形成是差分GPS系统中关键的技术问题。差分改正数算法从开始最简单的位置差分到利用卡尔曼滤波来处理差分改正数乃至在广域差分系统中将误差模型化,国内外的学者对差分改正数的算法进行了不断研究。但很少有资料详细介绍差分系统中差分改正数的算法,本文详细研究了目前应用广泛的三种改正数计算方法:利用伪距观测值计算差分改正数;利用相位平滑伪距观测值计算差分改正数;利用伪距观测值和载波相位历元单差观测值相结合计算差分改正数。并对这三种方法进行了分析比较。 由于其高定位精度,差分GPS的研究已经受到重视,而对差分GPS的开发还需要做大量的动态试验。因此,研制一套差分GPS的仿真模拟系统是很有实际意义的。本文研究差分GPS的模拟仿真,采用24颗GPS工作卫星的布局,就卫星的运行轨迹、基准台接收机的伪距、用户接收机的伪距、可见星的选择、最佳四颗导航星的选择以及伪距差分信号的产生和用户伪距差分改正几个方面进行了仿真研究。此仿真系统可以代替实际系统在实验室条件下进行差分GPS技术方面的各种研究工作,具有很好的实际意义。


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