車輛導(dǎo)航定位仿真試驗(yàn)系統(tǒng)研究

2．2 可見星判斷
衛(wèi)星在空間運(yùn)行時(shí)，并不是所有的衛(wèi)星對(duì)用戶都是可見得。通過可見星的快速判斷，可以有效限定可視衛(wèi)星的數(shù)目，從而縮小了衛(wèi)星組合的遍歷空問。在分析過程中除了考慮地球的影響外，還必須考慮到地面上建筑物或其他物體對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的遮擋。另外，衛(wèi)星仰角過低，產(chǎn)生的大氣層延遲和多徑問題的可能性較大，因此還必須引入遮蔽角。遮蔽角一般介于取最常用的5°～10° 。仰角的計(jì)算公式為：

式中：R為地球的半徑；H為衛(wèi)星距離地面的垂直高度；φp，Lp分別為接收點(diǎn)的經(jīng)緯度；φs為衛(wèi)星的經(jīng)度。設(shè)定E=7°，則在經(jīng)度117°10'34，緯度36°42'47和高程10 m處，可見星及其坐標(biāo)如表2所示。

2．3 最佳定位星座的選取
人們利用GPS進(jìn)行導(dǎo)航定位時(shí)，用戶與衛(wèi)星的相對(duì)位置是影響其性能的因素之一。如何選用定位星座，通常利用幾何精度因子GDOP來確定，即定位星座是由使GDOP值最小的GPS衛(wèi)星組成的。
由衛(wèi)星對(duì)地球和地面目標(biāo)的覆蓋特性可知，頂座星仰角越大，GDOP越小。所以最佳星座中必然包括仰角最大的那顆衛(wèi)星。從以上分析可知，在選擇最佳星座時(shí)，首先選取仰角最大的1顆衛(wèi)星，然后從其他可見衛(wèi)星中再任選3顆，共同計(jì)算4顆星組成衛(wèi)星星座的幾何精度因子值GDOP。如此反復(fù)計(jì)算，最后將各幾何精度因子GDOP排序求得最小值，最小GDOP值對(duì)應(yīng)的4顆星就是最佳星座的衛(wèi)星組合。
衛(wèi)星星座GDOP的計(jì)算模型主要是以星座的狀態(tài)矩陣為依據(jù)。這里采用最常用的方向余弦法。設(shè)α，β，γ分別為測(cè)量點(diǎn)到衛(wèi)星的斜距與X，y，Z軸的夾角。令：

利用星座矩陣，計(jì)算GDOP如下：

通過最佳定位星座的選取，得到定位精度最高的4顆衛(wèi)星為2-9-16-17，其GDOP(幾何定位因子)值為5．112 8；PDOP(位置精度幾何因子)值為4．986 4；HDoP(平面位置精度幾何因子)值為4．368 1；VDOP(垂直位置精度幾何因子)值為2．405 0；TDOP(時(shí)間精度幾何因子)值為1．129 8。
2．4 誤差計(jì)算
GPS定位是通過地面接收設(shè)備接收衛(wèi)星傳送的信息確定地面點(diǎn)的位置，所以其誤差主要來源于GPS衛(wèi)星、衛(wèi)星信號(hào)的傳播過程和地面的接收設(shè)備。此外，在高精度的GPS定位中，與地球整體運(yùn)動(dòng)有關(guān)的地球潮汐、負(fù)荷潮及相對(duì)論效應(yīng)等的影響，也是導(dǎo)致其誤差的不可忽視的原因。
為了便于理解，通常將各種誤差的影響投影到觀測(cè)站至衛(wèi)星的距離上，以相應(yīng)的距離誤差來表示，稱之為等效偽距誤差。表3列出了GPS定位的誤差類型及等效偽距誤差。

所述的各種定位誤差源，在仿真過程中，為模擬車輛真實(shí)的行駛過程，需在計(jì)算中加入特定的誤差。各種誤差對(duì)定位精度的影響是不同的，仿真時(shí)不能精確加以區(qū)別，考慮到其綜合的情況，以最大的定位誤差來模擬。
2．5 定位求解
定位求解公式如下：

式中：R的確定參見參考文獻(xiàn)[4]；[Xs，Ys，Zs]為衛(wèi)星瞬時(shí)地心坐標(biāo)；[Xp，Yp，Zp]為車輛地心坐標(biāo)。
定位車輛在wGS一84坐標(biāo)系中的位置為一2 429．8 lim(X方向坐標(biāo))，4 569．8 km(y方向坐標(biāo))，3 760．7 km(Z方向坐標(biāo))。