车辆导航定位仿真试验系统研究

作者：时间：2009-05-22来源：网络收藏

2．2 可见星判断
卫星在空间运行时，并不是所有的卫星对用户都是可见得。通过可见星的快速判断，可以有效限定可视卫星的数目，从而缩小了卫星组合的遍历空问。在分析过程中除了考虑地球的影响外，还必须考虑到地面上建筑物或其他物体对信号产生的遮挡。另外，卫星仰角过低，产生的大气层延迟和多径问题的可能性较大，因此还必须引入遮蔽角。遮蔽角一般介于取最常用的5°～10° 。仰角的计算公式为：

式中：R为地球的半径；H为卫星距离地面的垂直高度；φp，Lp分别为接收点的经纬度；φs为卫星的经度。设定E=7°，则在经度117°10'34，纬度36°42'47和高程10 m处，可见星及其坐标如表2所示。

2．3 最佳定位星座的选取
人们利用GPS进行导航定位时，用户与卫星的相对位置是影响其性能的因素之一。如何选用定位星座，通常利用几何精度因子GDOP来确定，即定位星座是由使GDOP值最小的GPS卫星组成的。
由卫星对地球和地面目标的覆盖特性可知，顶座星仰角越大，GDOP越小。所以最佳星座中必然包括仰角最大的那颗卫星。从以上分析可知，在选择最佳星座时，首先选取仰角最大的1颗卫星，然后从其他可见卫星中再任选3颗，共同计算4颗星组成卫星星座的几何精度因子值GDOP。如此反复计算，最后将各几何精度因子GDOP排序求得最小值，最小GDOP值对应的4颗星就是最佳星座的卫星组合。
卫星星座GDOP的计算模型主要是以星座的状态矩阵为依据。这里采用最常用的方向余弦法。设α，β，γ分别为测量点到卫星的斜距与X，y，Z轴的夹角。令：

利用星座矩阵，计算GDOP如下：

通过最佳定位星座的选取，得到定位精度最高的4颗卫星为2-9-16-17，其GDOP(几何定位因子)值为5．112 8；PDOP(位置精度几何因子)值为4．986 4；HDoP(平面位置精度几何因子)值为4．368 1；VDOP(垂直位置精度几何因子)值为2．405 0；TDOP(时间精度几何因子)值为1．129 8。
2．4 误差计算
GPS定位是通过地面接收设备接收卫星传送的信息确定地面点的位置，所以其误差主要来源于GPS卫星、卫星信号的传播过程和地面的接收设备。此外，在高精度的GPS定位中，与地球整体运动有关的地球潮汐、负荷潮及相对论效应等的影响，也是导致其误差的不可忽视的原因。
为了便于理解，通常将各种误差的影响投影到观测站至卫星的距离上，以相应的距离误差来表示，称之为等效伪距误差。表3列出了GPS定位的误差类型及等效伪距误差。