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《GPS∕偽衛(wèi)星組合定位中偽衛(wèi)星改進選址模型》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、2015年2月第1期中國空間科學(xué)技術(shù)ChineseSpaceScienceandTechn0109yGPS／偽衛(wèi)星組合定位中偽衛(wèi)星改進選址模型劉超林鵬張敬霞趙興旺(安徽理工大學(xué)測繪學(xué)院，淮南232001)摘要為了更為有效地改善GPs衛(wèi)星的幾何結(jié)構(gòu)，提高GPS／偽衛(wèi)星組合定位的精度，在推導(dǎo)偽衛(wèi)星增強GPS系統(tǒng)基本公式的基礎(chǔ)上，闡述了GPs絕對定位精度因子的相關(guān)理論，說明了引入偽衛(wèi)星的必要性；提出了建立以觀測時間、高度角和方位角為自變量，絕對定位精度因子為因變量的四維選址模型，并采用一次性添加偽衛(wèi)星方式
2、，改進現(xiàn)有的逐顆添加方式，建立了整體最優(yōu)的偽衛(wèi)星選址模型，給出了該模型的工作流程。以空間位置精度因子PDOP為例，進行實測數(shù)據(jù)測試與分析，結(jié)果表明：基于兩種偽衛(wèi)星添加方式建立的四維模型均可為高效的偽衛(wèi)星選址工作提供可靠依據(jù)，實現(xiàn)偽衛(wèi)星的優(yōu)化選址；其中一次性添加方式優(yōu)于逐顆添加方式，尤其對于添加2顆偽衛(wèi)星，PDOP值在局部的優(yōu)化程度達到了1．O以上，較大程度地改善了逐顆添加偽衛(wèi)星方式產(chǎn)生的不利區(qū)域，可以提供更為有效的偽衛(wèi)星選址方案。關(guān)鍵詞全球定位系統(tǒng)；偽衛(wèi)星；精度因子；優(yōu)化選址；組合定位；相對定位DO
3、I：10．3780／i．issn．1000一758X．2015．01．0101引言在城市峽谷和露天礦坑等區(qū)域，GPs信號通常受到較為嚴重的遮擋，星座結(jié)構(gòu)與衛(wèi)星幾何強度不佳，嚴重影響定位精度。GPS／偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)的提出，為這一問題提供了有效的解決途徑。國內(nèi)外學(xué)者在這一領(lǐng)域進行了深入的研究，相關(guān)的研究成果已經(jīng)初步應(yīng)用于露天礦邊坡變形監(jiān)測、壩體變形監(jiān)測以及建筑物變形監(jiān)測等領(lǐng)域，并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益[1也。通常情況下，對于具體的工程應(yīng)用，對偽衛(wèi)星進行優(yōu)化選址，提高偽衛(wèi)星的有效利用率，是野外觀測前的主
4、要工作。文獻[5—7]在給定備選方案的基礎(chǔ)上，通過數(shù)值仿真模擬，根據(jù)不同方向精度因子(DilutionofPrecision，DOP)的變化趨勢，選取合適的方案進行偽衛(wèi)星的布設(shè)。通過大量的備選方案比較分析，該方法可以獲得相對較優(yōu)的選址方案，但難以獲得最優(yōu)方案，特別是對于較多偽衛(wèi)星選址的情況。針對不同的應(yīng)用場景，如何對優(yōu)化區(qū)域(偽衛(wèi)星或設(shè)站點)進行直觀顯示，進而進行方案選取，得到了廣泛關(guān)注。文獻[8]基于設(shè)定的空間位置精度因子(PositionDilutionofPrecision，PDOP)閾值，采
5、用設(shè)站區(qū)域三維地形圖來確定最大的測試范圍；另外，可以利用數(shù)字高程模型和可視域分析等手段，采用智能優(yōu)化算法，確定偽衛(wèi)星的優(yōu)化選址方案，進而確定可定位區(qū)域凹。10]；對于精密相對定位，在確定設(shè)站點位置的基礎(chǔ)上，對偽衛(wèi)星待布設(shè)位置進行直觀顯示，將極大地提高偽衛(wèi)星的布設(shè)效率和定位精度。安徽省自然科學(xué)基金(1308085QD71，1408085QD72)，中國博士后科學(xué)基金(2014Mjjl790)，安徽理工大學(xué)青年教師科學(xué)研究基金(QN201302)資助項目收稿日期：2014一06一05。收修改稿日期：20
6、1409—1276中國空間科學(xué)技術(shù)2015年2月筆者在文獻[11]中提出建立一種偽衛(wèi)星優(yōu)化選址四維模型，該模型以觀測時間、高度角和方位角為自變量，不同方向DOP值為因變量。建立的選址模型可以對任意時刻偽衛(wèi)星可能布設(shè)的位置進行全景顯示，用戶僅需要根據(jù)現(xiàn)場地形情況，選擇布設(shè)方案，極大地提高了偽衛(wèi)星的使用效率。但文獻[11]建立的模型中，偽衛(wèi)星的添加方式為逐顆加入，即基于前一顆偽衛(wèi)星的確定位置，建立添加一顆新偽衛(wèi)星的四維模型，以達到當(dāng)前條件的最優(yōu)顯示。該模型僅能達到該階段相對最優(yōu)，難以達到在確定偽衛(wèi)星數(shù)目
7、的前提下，整體結(jié)構(gòu)最優(yōu)。本文擬對文獻[11]提出的階段性最優(yōu)的選址模型進行改進，研究采用一次性添加方式，建立整體最優(yōu)的四維選址模型，并與文獻[11]中的模型進行比較分析。2偽衛(wèi)星增強GPS系統(tǒng)作為一種地基增強技術(shù)，偽衛(wèi)星可以增加可視衛(wèi)星數(shù)目，改善衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)，提高GPs定位精度。衛(wèi)星幾何結(jié)構(gòu)強度通常采用DOP值表達，DOP值可以通過方向余弦矩陣獲得。則GPs定位誤差m。與觀測誤差聊?？梢远ㄐ员硎緸閇12]m。一DOP·m。(1)￡時刻，第i顆GPs衛(wèi)星和第i顆偽衛(wèi)星的偽距觀測值分別為[1“R，(f)
8、一p(￡)+f(&。(f)一&，(￡))+印。。(￡)+啪：(￡)+虢。(f)+￡(f)，i一1，2，?，m1，n、R，(￡)一8(￡)+f(艿￡，(￡)一酰(￡))+印。(￡)+?、?￡)+即。(￡)+￡’(t)，j—l，2，?，豫J式中R：(f)，R：(f)分別為GPs和偽衛(wèi)星的偽距觀測值；c為光速；阮(f)，配(f)分別為GPs和偽衛(wèi)星的衛(wèi)星鐘差；8￡，(￡)為接收機鐘差；印。：(￡)，8五，(￡)分別為GPs和偽衛(wèi)星的對流層延遲；6』0。，(f)為GPS電離層
