单点GPS多普勒测速模型比较与精度分析

讨论GPS单点测速的观测方程,重点讨论基于多普勒频移测速的两种方法,分析其误差来源及对测速精度的影响;然后用静态数据模拟动态测速试验,数据处理采用自编单点测速软件。通过对比分析表明,采用原始多普勒观测值进行测速时因接收机型号的不同,结果差异较大,较差者可达17cm/s左右;而采用高频导出多普勒值进行测速的精度可以达到1cm/s左右,甚至可以达到mm/s量级。     

GPS单点测速的误差分析及精度评价

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了SA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPS单点测速可能达到的精度水平。然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证。结果表明,采用载波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级。在动态测速试验中,GPS单点测速方法(即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速)间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件(如加速度和加速度变化率的大小)具有很强的相关性。     

GPS单点测速的误差分析及精度评伤

首先从理论和实测数据模拟两方面分析了sA取消后各类误差源对GPS测速的影响,推导并计算了GPs单点测速可能达到的精度水平.然后用静态数据模拟动态测速试验和实测动态数据测速与同步高精度惯导测速的动态试验进行验证.结果表明,采用栽波相位导出的多普勒观测值使用静态数据模拟动态测速,其精度可以达到mm/s级;用接收机输出的多普勒观测值进行测速时,其精度为cm/s级.在动态测速试验中,GPS单点测速方法(即多普勒观测值测速与导出多普勒观测值测速)间的符合精度达到cm/s级,与高精度的惯导测速结果的符合精度为dm/s级,而且和运动载体的动态条件(如加速度和加速度变化率的大小)具有很强的相关性.     

GPS原始多普勒观测值精度评估

原始多普勒观测值可以用于测定速度、平滑伪距和周跳的探测，不论在哪个方面使用，都需要了解其精度情况，本文意在用实际测量数据来评价其测量精度，并分析测量精度与卫星高度角的关系。数据分析结果表明，原始多普勒观测值的内附合精度是1-2cm／s，外符合精度是2-3cm/s，可以推断原始多普勒观测值的精度约为2cm／s。另外原始多普勒观测值的误差与卫星高度角有关，高度角越大，误差越小，反之，高度角越小，误差越大，确切关系可以用分段函数来描述。值得说明的是这是一个针对特定试验的精度评价，有一定的参考价值，但是不具有普遍意义。     

北斗多普勒测速精度的分析

介绍了原始多普勒观测值测速方法的数学模型,分析了各误差源对多普勒测速的影响,并使用北斗卫星导航系统实测数据在静态模式下对多普勒测速精度进行了分析。结果表明,目前使用北斗原始多普勒观测值测速精度可优于0.1m/s。     

GPS观测值综合测速

使用GPS观测量不仅可以确定运动载体的位置，而且可以计算载体的运动速度。多普勒观测量一般用于速度的测定。多普勒观测量既有原始输出的(对于部分接收机)，也有由相位观测值导出的，而且有两种频率的观测值，它们均可以独立用于载体速度的计算，当然也可以综合起来测定载体速度，后者还未见报道，且值得探讨。本文讨论了用多种多普勒观测值综合测速的问题，给出了综合测速的数学模型，分析了其精度，评价了其优缺点，处理了实际测量数据，给出了一些结论。     

GPS网观测时间对观测精度的影响分析研究

利用实测GPS网数据制定了不同的观测时间的数据处理方案，对观测时间对计算精度的影响进行了细致的分析研究，通过大量的统计分析给出了不同观测时间所能够达到的精度范围。     

GPS组合观测值理论及应用

本文首先论述了ＧＰＳ组合观测值的一般定义，并对误差影响进行分析，然后讨论了几种特殊的组合观测值及特性，最后探讨了这些组合观测值的可能应用，给出了对实测数据的处理结果及分析，并得出几点结论。     

利用多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用ＧＰＳ多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了 方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验：静态试验和动态试验。,试验中实测动态数据处理采用ＶＡＥＳ软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达ｍｍ／ｓ。     

Galileo导航系统观测值的质量分析

从信噪比、伪距多路径效应、单差残差和非差观测值精度等方面对进入初始服务初期Galileo导航系统观测值的质量进行了对比分析,最后简要评估了Galileo导航系统的单点定位精度。结果表明:在信噪比方面,Galileo E5最高,E1、E5a和E5b次之且基本相当;在伪距多路径方面,Galileo E1最大,其次分别为E5b和E5a,而E5最小;在单差残差方面,Galileo导航系统单差相位残差基本在±4 mm内,单差伪距残差基本在±0.3 m内;在非差观测值精度方面,Galileo导航系统相位观测值精度E1最高,E5a、E5b和E5次之且基本相当,而伪距观测值精度E5最高,E5b最差;整体上而言,Galileo导航系统观测值的数据质量略优于GPS和BDS;Galileo导航系统单频伪距单点定位的水平精度约为2.2 m,与GPS和BDS的水平定位精度基本相当,而高程精度约为5.2 m,稍差于GPS和BDS,这与可观测卫星数和PDOP有很大的关系。     

利用GPS伪距导出的多普勒频移测速

推导了利用伪距观测值获取多普勒频移的公式,并利用导出的多普勒频移来确定载体的速度。实测数据表明,利用伪距导出的多普勒频移测速,可以达到dm/s级的水平。在没有原始多普勒观测值或者相位观测出现了频繁周跳的情况下,可以利用伪距导出的多普勒频移获得载体概略的速度信息。     

GPS多普勒频移测量速度模型与误差分析

利用GPS多普勒频移观测量可以获得高精度的速度测量结果。文中先给出GPS载波相位观测方程，在此基础上，详细推导了GPS多普勒频移测量载体速度的数学模型。然后在相对测量模式下，讨论各种误差对速度的影响。     

利用伪距差分法进行GPS测速

针对低成本GPS接收机只能观测到单频伪距和相位的情况,提出了利用伪距差分法测定载体速度的方法,给出了相邻历元和历元间伪距差分测速的公式,并分析了其精度。用一组机载和一组车载实测数据对伪距差分测定速度方法进行了验证,结果表明,由于车载系统受外界的干扰较大,相比于机载系统,其测速精度较低;对于不同的观测环境、接收机类型以及运动状态,差分历元对数n的大小对伪距差分测速精度的影响也会不同;接收机本身的特性对伪距差分测速精度的影响较大。     

Short Note: On the Relativistic Doppler Effect for Precise Velocity Determination using GPS

The Doppler effect is the apparent shift in frequency of an electromagnetic signal that is received by an observer moving relative to the source of the signal. The Doppler frequency shift relates directly to the relative speed between the receiver and the transmitter, and has thus been widely used in velocity determination. A GPS receiver-satellite pair is in the Earth’s gravity field and GPS signals travel at the speed of light, hence both Einstein’s special and general relativity theories apply. This paper establishes the relationship between a Doppler shift and a user’s ground velocity by taking both the special and general relativistic effects into consideration. A unified Doppler shift model is developed, which accommodates both the classical Doppler effect and the relativistic Doppler effect under special and general relativities. By identifying the relativistic correction terms in the model, a highly accurate GPS Doppler shift observation equation is presented. It is demonstrated that in the GPS “frequency” or “velocity” domain, the relativistic effect from satellite motion changes the receiver-satellite line-of-sight direction, and the measured Doppler shift has correction terms due to the relativistic effects of the receiver potential difference from the geoid, the orbit eccentricity, and the rotation of the Earth.     

几种GPS测速方法的比较分析

GPS高精度定位结果、原始多普勒频移观测量，以及由载波相位中心差分而获得的多普勒频移观测值，它们都可以用来获得高精度的速度测量结果。主要从测速精度方面，对这3种方法进行了比较，并作算例分析。     

利用GPS多普勒观测值精确确定运动载体的速度

讨论了利用GPS多普勒频移观测值确定运动载体速度的基本原理,估计了这一方法可以达到的精度。为验证该方法的可靠性及稳定性,做了两个试验:静态试验和动态试验,试验中实测动态数据处理采用VAES软件。理论研究和数据处理结果均表明,在卫星分布较好的情况下,载体速度的确定精度可达mm/s。     

GPS测速方法与精度分析

基于GPS测速的基本原理,利用位置微分求速方法,设计了采用白噪声正交多项式最优线性滤波器方法的位置中心平滑软件,GPS测速精度达到了0．01m／s,提高了载波相位差分测速精度。     

GPS多普勒伪距平滑定位与测速方法

针对卫星导航系统受移动载体所处特殊工作环境及状态的影响,导致载波相位观测值发生周跳并引起载波相位平滑伪距产生较大误差的问题,该文提出一种基于高精度且不受周跳影响的多普勒频移观测值对精度相对较低的伪距观测值进行平滑的方法;采用GPS多普勒频移进行伪距平滑,并计算移动载体的位置信息;通过结合求解的位置信息与多普勒频移进一步完成移动载体速度的求取。静、动态实验结果表明:该文提出的多普勒频移平滑伪距算法能够进一步提高载体的定位和测速精度。