1、GPS定位
GPS卫星在空中连续发送带有时间和位置信息的无线电信号,供GPS接收机接收。由于传输的距离因素,接收机接收到信号的时刻要比卫星发送信号的时刻延迟,通常称之为时延,因此,也可以通过时延来确定距离。卫星和接收机同时产生同样的伪随机码,一旦两个码实现时间同步,接收机便能测定时延;将时延乘上光速,便能得到距离。由于尚未对因“卫星时钟与接收机时钟同步误差”等影响加以改正,在所测距离中包含着时钟误差因素在内,故称“伪距”。 伪距:距离 = 波速×传播时间 对C/A码测得的伪距称为C/A码伪距,精度约为20米左右,对P码测得的伪距称为P码伪距,精度约为2米左右。考虑电离层、对流层和钟差影响,伪距定位基本观测方程为(其中C/A码与P码均为GPS卫星在空中连续发送的信息,但是两者的频率不同)
令卫星的坐标为P_s_,_k\inR^3,k=1…n_s(n_s为卫星的个数)而用户接收机的位置坐标为。可以得到
式子中,无人机的位置P_r我们位置,并且其为三维空间坐标即共有三个未知数,加上接收机时钟同卫星钟的误差改正数,故共有四个未知数。因此,最少需要4颗卫星,才能够对用户接收机进行定位。当然由同学会说GPS接收机和每颗卫星的误差改正数改正数难道都一样吗,答案是肯定不是一样的但是近似一样,因为GPS的卫星时钟精度达20ns对于定位来说完全可以看作所有的GPS卫星具有同一个时间。
2、差分GPS(DGPS)
在理解差分GPS前先了解一下GPS定位中的误差
差分GPS(DGPS)主要是通过消除误差公共项(漂移和噪声)来改善定位性能。DGPS系统由基准站、数据链和用户三部分构成,它要求有高质量的GPS基准接收机放在已知坐标的基准站上,基准站估算每个卫星的测距误差分量,并对每颗卫星可视范围内的卫星形成校值,将该校正值或者原始观测值,通过数据链发送给所有的DGPS用户。 即相较于单GPS定位,附近的基准站(已经得到了其精确的地理坐标)将其精确坐标与接收到的GPS坐标进行差分,获得校准值,由校准值发送到接收机中,接收机再将GPS坐标和校准值做差分,用户就得到了精确地理坐标,原理听起来还是很简单的。
3、RTK-GPS定位
在上面的基础上很容易理解RTK-GPS的概念,RTK即Real – time kinematic,实时动态,也是差分GPS中的一种,但是不同的是其基站由我们自己建造,建造后可以实时的向我们的接收机也就是无人机发送校正数据,且自己建造的基准站与设备距离近,更加精确,精度可达2cm! RTK系统中,由base和rover两部分组成,如我参与开发的多无人机系统,无人机为rover端。目前购买的rtk模块,rover和基站为相同,即由一个RTK-GPS天线和芯片电路模块组成,在构建时需先连接电脑设置为base端或rover端。 后面会再补充完整的RTK设置内容及原理,目前事情因为要写论文和整理所学东西原因暂时到这里吧。