實驗三 幾何精度因子

小組成員：欒桂林（08104）葛蕾（08104）莫明君（08104）任佳藝（08104）鄭佳星（08104）實驗三幾何精度因子（）的實時計算與分析一、實驗?zāi)康?理解幾何精度因子在整個接收機導航解算過程中所起的作用及解算幾何精度因子的必要性；2了解、、、、等不同幾何精度因子的計算過程及所起的作用；3理解值與衛(wèi)星幾何分布的關(guān)系。包括值較小或較大時衛(wèi)星的幾何分布情況；4了解不同應(yīng)用場合對門限值的要求。二、實驗原理不同的接收機由于采用了不同的定位算法，其輸出的位置時間解的精度是不同的。但是在定位精度已知的情況下，其輸出值的可信程度是靠什么來判定的呢？這就涉及到本實驗要研究的內(nèi)容：幾何精度因子（）p利用進行絕對定位或單點定位時，位置時間解的精度主要取決于：（1）所測衛(wèi)星在空間的幾何分布（通常稱為衛(wèi)星分布的幾何圖形），即幾何精度因子；（2）觀測量精度，即偽距誤差因子。它是由觀測中各項誤差所決定的。粗略地講，解的誤差用下式來估計：（解的誤差）（幾何精度因子）X（偽距誤差因子）即J=b]其中。是解的誤差，（幾何精度因子）是權(quán)系數(shù)陣主對角線元素X的函數(shù)，o是偽距測量中的誤差。0權(quán)系數(shù)陣的定義如下：%]03QlGg)-二%夕24工%】%?%q?其中為由接收機到可視衛(wèi)星的方向余弦距陣，而元素表達了全部解的精度及其相關(guān)性信息，是評價定位結(jié)果的依據(jù)。

?高程幾何精度因子相應(yīng)的高程精度為:加二瓦?空間三維位置幾何精度因子g^pdop?高程幾何精度因子相應(yīng)的高程精度為:加二瓦?空間三維位置幾何精度因子g^pdop>5PD0F=?+%?二維水平位置幾何精度因子：相應(yīng)的三維定位精度為:：相應(yīng)的平面位置精度為:?接收機鐘差幾何精度因子口陰二,區(qū)鐘差精度:HDOF=6二JWx6TDOP二丁e描述空間位置誤差和時間誤差綜合影?e描述空間位置誤差和時間誤差綜合影響的精度因子，總的測量精度為：cr：=GDOP>：（7o三、嘴驗內(nèi)容及步驟（①（淚YJ仁%電1運行主程序以取得目前可視衛(wèi)星的實時導航數(shù)據(jù)（如時間、各顆衛(wèi)星的星歷等）；、運行本實驗程序，步驟中截取的所有時間就會出現(xiàn)在“選擇時刻”列表框的下拉菜單中，任意選擇一個時刻；3由于值的解算需要已知本地接收機位置以及不少于顆的可視衛(wèi)星的位置，如果在所選時間天空中的可視衛(wèi)星數(shù)小于顆，則不能解算出此時刻的值，會彈出“無法計算值”對話框。則需要選擇其它時間進行解算。4若所選時間天空中的可視衛(wèi)星數(shù)在顆以上，則在程序界面的實時衛(wèi)星分布圖中會出現(xiàn)本時刻所有可視衛(wèi)星位置，同時在右面的相應(yīng)位置會出現(xiàn)本時刻的各個值。5根據(jù)表記錄不同時刻的值，比較不同時刻值的變化情況，尤其是可視衛(wèi)星個數(shù)發(fā)生變化的時刻，初步總結(jié)值與衛(wèi)星幾何分布的關(guān)系。、點擊“定量分析”鍵，進入對值的準確分析階段。此時，程序界面內(nèi)的衛(wèi)星分布圖上會出現(xiàn)4顆衛(wèi)星，同時會出現(xiàn)每顆衛(wèi)星的方位角和仰角，在右面的相應(yīng)位置會出現(xiàn)衛(wèi)星在這種分布情況下的值。7移動這顆衛(wèi)星，可得到衛(wèi)星在不同幾何分布情況下的實時值以及各個衛(wèi)星準確的方位角和仰角。根據(jù)表2記錄4顆衛(wèi)星在不同幾何分布情況下，各個衛(wèi)星的方位角和仰角以及對應(yīng)的各個值，比較各條記錄，總結(jié)并驗證課本中講到的值與衛(wèi)星幾何分布的關(guān)系。四、數(shù)據(jù)統(tǒng)計及數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)11時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號4、、2時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號4、、3時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號4、、

4時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號4、3、5時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號24、26時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號240、77時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號245、2

23128時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號233542、4、5、1、12、141334131313552339時間可視衛(wèi)星數(shù)目可視衛(wèi)星序號2342、4、5、1、12、1413453113423總結(jié)1：可視衛(wèi)星數(shù)目相同并且可視衛(wèi)星序號也相同的情況下，盡管GPS時間的不同，DOP的各個數(shù)據(jù)數(shù)值變化不大。（參考表123）

總結(jié)2：在可視衛(wèi)星數(shù)目相同且可視衛(wèi)星序號不同的情況下，GPS時間不同導致各個衛(wèi)星間的角度發(fā)生了較大的變化，所以DOP的各個數(shù)據(jù)數(shù)值總體上也存在較大的變化；（參考表4,5）總結(jié)3：在可視衛(wèi)星數(shù)目不相同，在原有的可視衛(wèi)星上隨衛(wèi)星增加的，DOP的各個數(shù)據(jù)數(shù)值變小的趨勢。（參考表1,46）總結(jié)4：:在可視衛(wèi)星數(shù)目不相同且可視衛(wèi)星序號差別的大的情況的下，DOP各個數(shù)據(jù)仍呈變小的趨勢。（參考表157）數(shù)據(jù)2衛(wèi)星序號方位角仰/p>

衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角

衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角衛(wèi)星序號方位角仰角總結(jié)O由于觀測站與顆觀測衛(wèi)星所構(gòu)成的六面體體積為G與該六面體體積的倒數(shù)成正比。六面體的體積越大，所測衛(wèi)星在空間的分布范圍也越大，值越??；反之，衛(wèi)星分布范圍越小，值越大。一顆衛(wèi)星處于天頂，其余顆衛(wèi)星相距度時，所構(gòu)成的六面體體積接近最大。那時候的DOP最小。五、遇到的問題所選時間天空中的可視衛(wèi)星數(shù)小于顆，則不能解算出此時刻的值。解決方法：這個時候則要回到可視衛(wèi)星界面，直到界面及接收機接收燈有4盞以上為綠色是才開始記錄數(shù)據(jù)，這樣在回到實驗三DOP的界面，并選擇GPS時間就可以開始試驗了。六、思考題如果有多顆衛(wèi)星（多于4顆）存在時，怎樣實現(xiàn)選星？答：為提高定位精度，應(yīng)選擇幾何精度因子最小的4顆衛(wèi)星進行觀測。這稱之為最佳星座選擇。其兩條基本原則為：一是觀測衛(wèi)星的仰角不得小于5-度，以減小大氣折射誤差的影響；二是四顆衛(wèi)星的總幾何精度因子值最小，以保證獲得最高的定位和定時精度。七、總結(jié)DOP為幾何精度因子，精度因子反映衛(wèi)星的空間幾何分布，它是星座大小和軌道參數(shù)的一個函數(shù)。通常有高程幾何