GPS的定位原理

为了做作业,把GPS定位原理看了一遍。

原来一直觉得就是接一个四个未知量的方程组,没那么复杂的。也从来没有用心看过。三个坐标,还有时间误差。不断的精确测量距离是根本啊。

解方程组不错,但是其中如果卫星很多,那就会得到的方程数量大于未知量,这样就是数学中的超定方程组,用最小二乘法来解。用到的方法是迭代运算。

1:给定一个初始的位置。

2:最小二乘法,用到一个雅克比矩阵,也就是对各个坐标的偏导数求出的矩阵,并且加上时间误差的1

3:更新根,不断的迭代,直到满足一个误差最小量为止。


在求DOP值时,也就是精度因子,首先精度因子的由来是由于定位误差分析而来的。

假设:卫星测量误差均成相同的正太分布。不同卫星间的测量误差互不相关。

得出的结果是:定位误差与测量误差之间有一个权系数矩阵来转换。而用到的就是他们的矩阵的对角线元素来定义各种的DOP误差。不过其中对于高度精度因子VDOP用到了站心坐标系(也就是接收机为中心的坐标系),这样就用到了各种坐标系之间的转换关系,或者说转换矩阵。其中就包括站心地心地固坐标系到站心坐标系的转换矩阵,但是这个地心地固坐标系有两种形式,一种是大地坐标,一种是地心直角坐标。而前面所谓的转换矩阵需要用到大地坐标的纬度,经度和高度。然后我现在已知直角坐标系,需要通过直角坐标系来求大地坐标系中的经度,纬度和高度。而这个过程也需要用到一个迭代,具体看书。DOP值主要跟接收机与卫星组成的封闭空间的体积成反比。


总体的感觉误差无处不在,不同坐标系的应用场景不同。但是转换过程有的比较麻烦。如果误差无处不在,那这些误差怎么搞出那么高精度的定位结果呢?

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