SA取消前后GPS单点定位精度对比分析

SA取消前后GPS单点定位精度对比分析蔡昌盛李征航张小红(武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079)并对内符合精度与外符合精度分别加以比较分析。2000年5月1日下午,美国政府发布政府文告,宣布自2000年5月1日午夜开始取消SA政策SA政策是选择可用性(SelectiveAvailability)的央文缩与,

SA取消前后GPS单点定位精度对比分析
SA取消前后GPS单点定位精度对比分析蔡昌盛李征航张小红(武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路129号,430079)并对内符合精度与外符合精度分别加以比较分析。

2000年5月1日下午,美国政府发布政府文告,宣布自2000年5月1日午夜开始取消SA政策SA政策是选择可用性(SelectiveAvailability)的央文缩与,其目的是降低非特许用户GPS定位定时的精度,这一政策开始于1990年3月25日由于这一政策的实施,民用定位的精度大幅度降低,在95%的时间内,水平定位的精度为100m,高程定位的精度为140m,定时的精度为340nsGPS系统的初始设计并不包含SA政策70年代的初始试验阶段,发现C/A码实际定位的精度远远超过系统设计的不好于100m的精度,为此,美国国防部对标准定位服务(SPS)采用了X技术和W技术,故意降低卫星钟和轨道的精度,使非特许用户的定位精度降至100mSA政策取消后,卫星钟和轨道的人为误差消除,标准定位服务提供的定位精度回到30m左右的水平SA政策的取消,大大提高了单机定位的精度,测量导航不必采用差分的方式,一般的城市和乡村的车辆完全可以采用单机模式进行导航。本文利用全球GPS永久性跟踪站的观测数据,根据单点定位数学模型计算出单个历元的定位结果,描绘出误差变化曲线图,分析SA取消前后单点定位的精度,为导航用户提供一定的依据1单点定位由于接收机测量的是伪距,在观测值中存在着接收机钟差,加之测量点的三维坐标为待求值,一共有4个未知数。要求解出这4个未知数,至少要有4个方程式。为此,要实现单点绝对定位必须同时观测4颗卫星,组成定位的基本方程在测地型接收机和高质量的导航型接收机中,都具有8个以上的通道,能同时跟踪7颗以上的卫星。因而,单点定位有两种方法可供采用。**是,在计算过程中仍然利用4颗卫星,只不过是经过挑选的4颗卫星。为此,按卫星的星座分布分成若干组,计算其PDOP,*后选择和利用一组其PDOP为*小的卫星作为计算数据,得到*高的定位精度。第二是,为了提高定位精度,在计算位置过程中,利用了所有的卫星观测值。在这样情况下,出现了多余观测,观测值的个数超过了未知数的个数,根据*小二乘法的原理,便可以得到接收机的位置角解在用4颗卫星的差分定位中,当中间更换卫星时,位置会出现较大的偏移,等过了数秒后又逐渐回到原位。定位精度越高,这一现象越明显。当应用4颗以上的卫星定位时,这一现象就不存在了。

由于多余观测消除了卫星定位的系统误差,本文采用第二种计算方法。在计算过程中观测值采用C/A码伪距观测值,卫星位置采用广播星历计算得到,电离层延迟误差采用双频改正法,对流层延迟误差采用GPS对流层模型ftpfield模型来估算并加以改正。

2结果分析与比较利用GPS永久性跟踪站数据,计算了2000年5月1曰和5月3日跟踪站的单历元导航解跟踪站观测时间为24h,采样历元为30s,本文计算了每个历元单点定位的结果由于数据量太大,故取每隔10个历元的定位结果描绘出位置误差曲线和分别为SA取消前后单点定位的外符合精度曲线图表1为SA取消前后的内符合精度统计结果表2为SA取消前后的外符合精度统计结果表12880个历元的单点定位内符合精度统计结果/m坐标分量*小偏离量*大偏离量平均偏离量内符合精度取消刖取消后表22880个历元的单点定位外符合精度统计结果/m坐标分量*小偏离量*大偏离量平均偏离量外符合精度取消刖取消后从和的比较中可以看出,在SA政策取消前,由于SA政策对GPS卫星的基准频率施加高频抖动噪声信号,使得单点定位中单个历元定位精度有较大的浮动,定位精度差SA政策取消后,单个历元定位精度变化比较平滑,定位精度有明显提高。

项目来源:国家测绘局测绘科技发展基金资助项目(10070205);武汉测绘科技大学科技发展基金资助项目(200002)历元/个利用广播星历进行单点定位的误差(2000-5-1)3结束语表1和表2为利用广播卫星星历进行自主单点定位的统计结果从中可以看出单点定位的精度在SA取消后较SA取消前精度有明显提高。对GPS全球永久性跟踪站的数据计算发现,在消除电离层影响的情况下,SA政策取消后水平定位的精度优于20m,高程定位的精度在40m左右

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