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GPS/偽衛(wèi)星組合在提高定位精度中的應(yīng)用
李繼尚 2012/4/16
摘要：針對(duì)露天礦區(qū)GPS幾何圖形條件與可見(jiàn)衛(wèi)星個(gè)數(shù)易受地形影響、定位不佳的情況，提出GPS/偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)新方法，利用偽衛(wèi)星提高定位精度。闡述了GPS定位精度因子的概念，并進(jìn)行了相關(guān)公式的推導(dǎo)。以某礦區(qū)接收的GPS信息為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用Matlab仿真定量分析出加入偽衛(wèi)星后對(duì)定位精度的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，選擇合適的偽衛(wèi)星設(shè)站位置，GPS/偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)可較大程度的提高定位精度。
關(guān)鍵詞：GPS/偽衛(wèi)星組合技術(shù)；定位精度因子；Matlab simulation;
Application of GPS/ Pseudolites for improvement in precision of positioning
Li Ji Shang Liu Chang Quan Guo Ying Fei Wang Shao Ning Ni Wei Yang
Abstract：In order to improve positioning geometry strength and to increase the number of visible GPS satellites, Integration of GPS and Pseudolites was proposed.The concept Dilution of Precision(DOP) was explained,and fundamental theories and corresponding formulas were illustrated. Based on the gathered information of GPS,the pseudolite’s effect on improving the precision of positioning is analyzed by Matlab software. The experiment results show that the Dilution of Precision(DOP) are reduced greatly when PLs are located properly.
Keywords: integration of GPS/pseudolites；dilution of precison;
0 引言
GPS 以其該全天候、高精度和連續(xù)性，已經(jīng)在大壩監(jiān)測(cè)、建筑物監(jiān)測(cè)、露天礦區(qū)邊坡監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[1]，并取得了較為理想的結(jié)果，但該技術(shù)受 到多路徑、周跳、對(duì)流層誤差、電離層誤差以及軌道誤差的影響，定位精度受到 一定程度的限制。同時(shí)，由于 GPS 星座的特有結(jié)構(gòu)及接收機(jī)周圍物體對(duì)衛(wèi)星信 號(hào)的遮擋，中緯度地區(qū) N 方向精度低于 E 方向精度的 GPS 系統(tǒng)固有局限性；在 城市峽谷、露天礦區(qū)等遮擋嚴(yán)重區(qū)域，精度因子較大或者可用衛(wèi)星個(gè)數(shù)少于 4 個(gè)，無(wú)法進(jìn)行高精度定位。針對(duì)以上存在的問(wèn)題，結(jié)合GPS最新的發(fā)展，提出提出GPS/偽衛(wèi)星（Pseudolites）組合定位技術(shù)新方法，以期提高困難條件下露天礦區(qū)的定位精度。
1 偽衛(wèi)星的概念
偽衛(wèi)星概念的提出 ，最早可以追溯到20世紀(jì)70年代的 GPS初期預(yù)研階段，當(dāng)時(shí)是用GPS衛(wèi)星發(fā)射上天之前對(duì)地面 GPS用戶接收機(jī)進(jìn)行原理驗(yàn)證。20世紀(jì)80年代中期，提出了偽衛(wèi)星星歷的數(shù)據(jù)格式 ,包括位置、碼信息和健康標(biāo)志等在近20年中 ,隨著偽衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展和用戶接收機(jī)水平的提高 ,偽衛(wèi)星定位技術(shù)的實(shí)現(xiàn)成為了可能。[2]20 世紀(jì) 8年代末 ,偽衛(wèi)星技術(shù)被用于增強(qiáng)基于 GPS相位測(cè)量的飛機(jī)精密進(jìn)場(chǎng)引導(dǎo)與著陸的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位 ,很多學(xué)者對(duì)此作出了有價(jià)值的研究[3]。
偽衛(wèi)星，又稱 “地面GPS衛(wèi)星”，是從地面某特定地點(diǎn)發(fā)射類似于 GPS 信號(hào)來(lái)增強(qiáng)GPS定位，采用的導(dǎo)航電文格式與GPS基本一致。偽衛(wèi)星可以根據(jù)需要安裝在特定的位置， 以改善可見(jiàn)星的數(shù)目及分布情況， 并且現(xiàn)有的接收機(jī)不需改進(jìn)可以同時(shí)接收來(lái)自GPS和偽衛(wèi)星的信號(hào)[4]。
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