简介 精密单点定位--precise point positioning（PPP） 所谓的精密单点定位指的是利用全球若干地面跟踪站的GPS 观测数据计算出的精密卫星轨道和卫星钟差, 对单台GPS 接收机所采集的相位和伪距观测值进行定位解算。利用这种预报的GPS 卫星的精密星历或事后的精密星历作为已知坐标起算数据; 同时利用某种方式得到的精密卫星钟差来替代用户GPS 定位观测值方程中的卫星钟差参数; 用户利用单台GPS 双频双码接收机的观测数据在数千万平方公里乃至全球范围内的任意位置都可以2- 4dm级的精度, 进行实时动态定位或2- 4cm级的精度进行较快速的静态定位, 精密单点定位技术 是实现全球精密实时动态定位与导航的关键技术,也是GPS 定位方面的前沿研究方向。 编辑本段精密单点定位基本原理 GPS 精密单点定位一般采用单台双频GPS 接收机, 利用IGS 提供的精密星历和卫星钟差,基于载波相位观测值进行的高精度定位。所解算出来的坐标和使用的IGS 精密星历的坐标框架即ITRF 框架系列一致, 而不是常用的WGS- 84 坐标系统下的坐标,因此IGS 精密星历与GPS 广播星历所对应的参考框架不同。 编辑本段密单点定位的主要误差及其改正模型 在精密单点定位中, 影响其定位结果的主要的误差包括:与卫星有关的误差(卫星钟差、卫星轨道误差、相对论效应);与接收机和测站有关的误差(接收机钟差、接收机天线相位误差、地球潮汐、地球自转等);与信号传播有关的误差(对流层延迟误差、电离层延迟误差和多路径效应)。由于精密单点定位没有使用双差分观测值, 所有很多的误差没有消除或削弱,所以必须组成各项误差估计方程来消除粗差。有两种方法来解决:a.对于可以精确模型化的误差,采用模型改正。b.对于不可以精确模型化的误差,加入参数估计或者使用组合观测值。如双频观测值组合,消除电离层延迟;不同类型观测值的组合,不但消除电离层延迟,也消除了卫星钟差、接收机钟差;不同类型的单频观测值之间的线性组合消除了伪距测量的噪声,当然观测时间要足够的长,才能保证精度。 什么是PPP（精密单点定位）？ (2009-08-02 13:58:03) GPS从投入使用以来，其相对定位的定位方式发展得很快，从最先的码相对定位到现在的RTK，使GPS的定位精度不断升高。而绝对定位即单点定位发展得相对缓慢，传统的GPS 单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的。其优点是数据采集和数据处理较为方便、自由、简单, 用户在任一时刻只需用一台GPS 接收机就能获得WGS284 坐标系中的三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米;用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米, 卫星钟改正数的误差为±20
GPS单点定位精度分析 摘要：GPS单点定位因其体积小灵敏度高等优势在旅游、测绘等众多领域得到了广泛的应用，但测量精度低是其进一步推广的瓶颈。本文对GPS单点定位时，误差经过多长时间才会稳定在一个较小的范围内进行了研究。 关键词：GPS单点定位；手持GPS接收机；等精度观测值的最或然值人们在GPS应用过程中，一般都会采用相对定位的作业方式，以便于通过组差消除接收机钟差、卫星钟差等公共误差以及削弱对流层延迟、电离层延迟等相关性比较强的误差影响，以达到提高精度的目的。这种作业方式不需要考虑复杂的误差模型，具有定位精度高、解算模型简单等优势，但也有不足之处，比如作业时必须有两台以上的接收机，其中至少需要一台放在已知站点上观测，这样就影响了作业效率，增加了作业的成本。除此之外，随着距离的增加，电离层延迟、对流层延迟等误差相关性减弱，这样只有延长观测的时间，才能达到预期的效果和精度。因此，许多研究人员已经开始对单点定位进行研究。 1数据采集 本次实验所采用的工具为GARMINlegend传奇手持GPS接收机。选择四周空旷，易于接收GPS的信号的实验场地，可以减少多路径误差的影响。 本次实验的时间选在5月11日、5月13日、5月15日、5月17日、5月19日这5天下午15：00-16：00，实验日期的天气都是晴天少云，有助于提高GPS定位的精度。特征点选取后，在五天内利用手持GPS接收机，每天下午15：00-16：00对特征点进行1小时的连续观测。 2数据处理 由于条件的限制，没能得到特征点的真实坐标，由此只能用数学方法以求出特征点的平均坐标，这里使用最或然值法求特征点的坐标，即把手持GPS 接收机测得的特征点的坐标依次记录，并算出特征点的这些测量结果的经度最或然值、纬度最或然值和海拔高度最或然值。 为更好的提高GPS单点定位的精度，可以采取外部数据的处理方法即定位数据后处理的方法来提高手持GPS的定位精度。手持GPS接收机定位时，每输出一次定位数据仅需一秒钟，因此在持续的连续测量时，就可以测得大量的GPS 定位数据，定位数据后处理正是依据大量的测量数据，利用数学方法对这些测量数据进行处理，用以提高GPS 的定位精度。我们采用的最或然值法是一种简便可行的方法。 （1）出N、E、H的坐标值随测量时间的变化图。由于数据变化都在后两位数，为了数据处理简便我们支取后两位数进行处理，最后再加上前面的数据(如N37°23.280′、E117°58.966′我们分别只取了80和66)。利用Excel将数据依测量
摘要：无源时差定位又称为双曲线定位，是一种重要的无源定位方法，它通过处理三个或更多个接收站采集到的信号到达时间数据，从而对辐射源进行定位。时差定位系统具有精度高、定位快等优点，在工程中得到了广泛的应用。但是时差定位系统的精度主要取决于时延估计的精度，因此，研究快速、准确的时延估计方法成为时差定位系统中一个十分重要的课题。 本文阐述了采用时差估计法进行无源定位的原理，对无源定位系统中窄带信号的时差测量算法进行了研究，介绍了时延估计研究的发展和趋势。对两种经典的时延估计方法——相关法和相位谱法进行了仿真分析，讨论了它们的演化过程和各自特点。然后对利用信号触发沿测量时差的方法进行简要分析，阐述了为提高测量精度而采用的插值算法的原理。本文算法程序均是用matlab仿真软件进行分析。 关键词：无源定位时差测量时延估计相关法相位谱法matlab Abstract:Time difference of arrival(TDOA)location system，namely the hyperbola location，is an important passive location method．Using the time difference of signals arrived to three or more different stations，we can determine the position of the target wanted to be located．Because of its high precision and fast location advantages，it is widely used in practice．But its precision depends on time delay estimation，so researching fast and exact time delay estimation method become a hot topic in TDOA location system． In this paper, the principle of passive location using TDOA is described, and the research on algorithms for narrow-band signals in passive location system is given, meanwhile, the development history of the researches on time delay method and its development tendency are introduced. Two typical methods of time delay estimation, named correlation approach and phase spectrum approach respectively, of which the mathematical derivation and characteristics are presented, are simulated and analyzed. After that, another method which estimates the time difference of arrival depending on the triggering edge of arriving
第１１卷第４期重庆科技学院学报（自然科学版）２００９年８月 无源雷达时差定位方法研究 曾毅 （重庆大学，重庆４０００３０） 摘要：用民用蜂窝基站发出的信号作为信源，对目标所反射的蜂窝信号进行接收处理，利用到达时间差定位方法，可以实现对目标的定位。基于蜂窝通信系统的无源雷达尤其适合探测超低空飞行目标，克服了传统雷达存在超低空探测“盲区”的缺陷，具有优良的远程预警能力。 关键词：无源雷达；到达时间差；定位 中图分类号：ＴＮ９７１文献标识码：Ａ文章编号：１６７３—１９８０（２００９）０４－０１４０－０３ 现代高科技战争中电子干扰日益复杂，雷达的 抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹和抗隐身（简称 “四抗”）能力是研制新体制雷达的重要目标。传统的 有源雷达通过自身定向辐射出的电磁波照射目标． 然后接收回波来实现对目标的跟踪和定位。有源雷 达发射的电磁波一旦被敌方发现和定位。就会暴露 自己而遭到敌方摧毁。无源雷达自身不辐射电磁波。 它是通过天线接收来自目标辐射源的卣射波和外部 辐射源辐照目标后形成的反射波或散射波携带的信 息（包括多普勒频移、多站接收信号的时间差和到达角等）完成目标的定位和跟踪，有低截获概率特性。 国外很早就启动了无源雷达研究工作，在专用无源雷达的研究和装备方面．很多国家已经研究和部署了用于实战的无源雷达系统。目前技术成熟且用于部队装备的有俄罗斯的“ＭＣ５—９０系统”。捷克的“塔玛拉”（ＴＡＭＡＮＡ）系统和“ＶＥＲＡ—Ｅ”系统。以色列的“ＥＬ，Ｌ＿８３８８”对空早期预警系统等。 我国在２０世纪８０年代初才开始进行无源雷达的理论研究。 １系统结构 利用时差定位的无源雷达系统由蜂窝基站和无源蜂窝雷达两部分组成，系统结构如图ｌ所示。１．１蜂窝基站 负责发射进行探测所需要的电磁波信号。蜂窝基站一般处于固定位置。特殊情况下也可采用应急措施实现蜂窝基站的机动。 图１无源雷达系统组成 １．２无源蜂窝雷达 无源蜂窝雷达负责接收超低空飞行物反射回来的电磁波信号。获取定位算法所需要的ＴＯＡ／＇Ｉ’ＤＯＡ值．是系统进行探测和定位的执行单元。蜂窝雷达在接收信号时采用智能天线技术，并具有可调节的动态范围和多通道接收能力。无源蜂窝雷达的工作过程可分为四步：（１）超低空飞行物进入蜂窝雷达系统的探测区域；（２）多个蜂窝基站发出的电磁波信号到达超低空飞行物后被反射回来；（３）多个蜂窝雷达接收反射信号．检测反射信号的ＴＯＡ值，获取定位所需数据：（４）蜂窝雷达所获取的检测数据通过地面网络传送至远处的网关，网关通过运行匹配识别算法和定位算法．得到超低空飞行物的方位、方向、飞行轨迹等信息。 ２基于ＴＤＯＡ的定位算法 我们假定有朋个接收机，且和信源同在一个平 收稿日期：２００９—０ｌ—１０ 作者简介：曾毅（１９８０一），男，重庆璧山人，重庆大学通信工程学院在读硕士研究生，研究方向为新体制无源雷达定位方法。 ?１４０?