GPS_DR模型设计是一种结合了GPS(全球定位系统)和DR(航位推算)的导航技术,旨在克服各自单独使用的局限性。GPS在全球范围内提供精确的实时定位服务,但受到遮挡物影响时,如高楼、树林或隧道,其信号可能会丢失或减弱,导致定位不准确。此时,DR技术便发挥作用,利用陀螺仪和里程仪来连续估算车辆的位置,即使在没有GPS信号的情况下也能提供定位信息。然而,DR的误差会随着时间累积,且只能提供相对位置和航向。
GPS系统由三部分组成:空间部分(卫星群)、地面支撑部分(监控站和主控站)和用户接收机。用户接收机是直接与卫星通信的部分,通常分为多种类型,其中导航型接收机用于定位和导航。GPS定位方法包括:
1. 单点定位:仅需一台接收机,基于C/A码接收L1载波,精度约在0-15米,适合一般应用。
2. 静态测量:多台接收机同时工作,精度更高,适用于控制点测量。
3. 后处理动态(PPK):一种静态测量方法,两台接收机在事后处理数据以提高精度,通常在1.5米以内。
4. 伪距差分(PDK):沿海地区常用,需信标台支持,精度约1米。
5. 载波相位差分(RTK):实时差分,需要两台接收机实时通讯,精度高但成本也较高。
在GPS_DR模型设计中,单点定位和后处理动态(PPK)是主要关注的。单点定位主要处理星历文件、钟差以及接收机坐标数据的读存操作。后处理动态(PPK)则涉及两台接收机的数据比对,以消除电离层干扰、轨道误差和大气折射等因素的影响,提高定位精度。这种技术需要在事后将两台接收机的数据进行同步和匹配,然后计算误差常数,以修正测量点的实际坐标。
在系统设计时,关键在于如何有效地集成GPS和DR的数据,确保在GPS信号缺失时能平滑过渡到DR模式,并在信号恢复后重新校准位置,减少误差积累。此外,还需要开发能够处理星历文件、钟差、传感器数据并进行数据比对的算法。这种模型设计的挑战在于实现高效的数据处理和实时性,同时保持足够的精度,以满足各种导航场景的需求。