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1、卫星导航实验小组成员：栾桂林(081041118) 葛 蕾(081041208 ) 莫明君(081041218) 任佳艺(081041220) 郑佳星(081041235)实验三几何精度因子（DOP）的实时计算与分析一、实验目的1、理解几何精度因子在整个 GPS 接收机导航解算过程中所起的作用及解 算几何精度因子的必要性；2、了解 GDOP、VDOP、PDOP、HDOP、TDOP 等不同几何精度因子的计算过程 及所起的作用；3、理解 DOP 值与卫星几何分布的关系。包括 DOP 值较小或较大时卫星的 几何分布情况；4、了解不同应用场合对 DOP 门限值的要求。二、实验原理不同的 GPS 接收机
2、由于采用了不同的定位算法，其输出的位置/时间解的精 度是不同的。但是在定位精度已知的情况下，其输出值的可信程度是靠什么来判 定的呢？这就涉及到本实验要研究的内容：几何精度因子（DOP）。利用 GPS 进行绝对定位或单点定位时，位置/时间解的精度主要取决于：（1）所测卫星在空间的几何分布（通常称为卫星分布的几何图形），即几何精度 因子；（2）观测量精度，即伪距误差因子。它是由观测中各项误差所决定的。粗略地 讲，GPS解的误差用下式来估计：（GPS解的误差）=（几何精度因子）X（伪距误差因子）即 c 工=dop a 0其中O是GPS解的误差，DOPX几何精度因子）是权系数阵主对角线元素的函数，o是
3、伪距测量中的误差。0权系数阵的定义如下：013彳1422q久4033彳34?42偽3?44Q 二二张 一尙偽1其中 G 为由接收机到可视卫星的方向余弦距阵，而元素 q 表达了全部解的 ij精度及其相关性信息，是评价定位结果的依据。高程几何精度因子VDOP(Ver tical DOP):相应的高程精度为:空间三维位置几何精度因子PDOP(Position DOP)：相应的三维定位精度为:PDOP =倉肿张+ %二维水平位置几何精度因子HDOP(horizontal DOP)：相应的平面位置精度为:aH = Jb；-(ToHDOP = &PDOP$5OP# 尿云接收机钟差几何精度因子TD0P(Ti
4、me DOP)：钟差精度:6 二 TDO6TDOP=总几何精度因子GD0P(Geometrie DOP)：描述空间位置误差和时间误差综合影 响的精度因子，总的测量精度为：cra=GDOPxcr0GDOP = /PDOP + gOP j 二血 + 么 + 玉 + 久三、实验内容及步骤1、运行主程序以取得目前可视卫星的实时导航数据(如 GPS 时间、各颗卫 星的星历等)；2、运行本实验程序，步骤 1 中截取的所有 GPS 时间就会出现在“选择 GPS 时刻”列表框的下拉菜单中，任意选择一个 GPS 时刻；3、由于 DOP 值的解算需要已知本地接收机位置以及不少于 4 颗的可视卫 星的位置，如果在所
5、选 GPS 时间天空中的可视卫星数小于 4 颗，则不能解算出 此时刻的 DOP 值，会弹出“无法计算 DOP 值”对话框。则需要选择其它时间进 行解算。4、若所选 GPS 时间天空中的可视卫星数在 4 颗以上，则在程序界面的实 时卫星分布图中会出现本时刻所有可视卫星位置，同时在右面的相应位置会出现 本时刻的各个 DOP 值。5、根据表 1 记录不同时刻的 DOP 值，比较不同时刻 DOP 值的变化情况， 尤其是可视卫星个数发生变化的时刻，初步总结 DOP 值与卫星几何分布的关系。6、点击“定量分析”键，进入对 DOP 值的准确分析阶段。此时，程序界面 内的卫星分布图上会出现 4 颗卫星，同时会
6、出现每颗卫星的方位角和仰角，在 右面的相应位置会出现卫星在这种分布情况下的 DOP 值。7、移动这 4 颗卫星，可得到卫星在不同几何分布情况下的实时 DOP 值以 及各个卫星准确的方位角和仰角。根据表 2 记录 4 颗卫星在不同几何分布情况 下，各个卫星的方位角和仰角以及对应的各个 DOP 值，比较各条记录，总结并 验证课本中讲到的 DOP 值与卫星几何分布的关系。四、数据统计及数据分析数据11GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28167444、 10、 13、 17GDOP5.810PDOP4.699HDOP4.032VDOP2.413TDOP3.4172GPS时间可视卫星数目可视卫星
7、序号DOP28167544、 10、 13、 17GDOP5.811PDOP4.700HDOP4.033VDOP2.414TDOP3.4183GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28169944、 10、 13、 17GDOP5.842PDOP4.723HDOP4.046VDOP2.436TDOP3.4394GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28167954、 10、 13、 17、28GDOP4.326PDOP3.533HDOP3.363VDOP1.084TDOP2.4955GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28357852、4、10、12、17GDOP5.044PDOP4.
8、206HDOP3.276VDOP2.638TDOP2.7836GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28058462、 4、 10、 13、17、28GDOP2.809PDOP2.399HDOP2.148VDOP1.068TDOP1.4617GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28329562、 4、 5、 10、 12、17GDOP4.110PDOP3.398HDOP3.120VDOP1.346TDOP2.3128GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28335462、 4、 5、 10、 12、17GDOP4.137PDOP3.419HDOP3.139VDOP1.355TDOP2.
9、3309GPS时间可视卫星数目可视卫星序号DOP28348762、 4、 5、 10、 12、17GDOP4.197PDOP3.465HDOP3.180VDOP1.347TDOP2.368总结1：可视卫星数目相同并且可视卫星序号也相同的情况下，尽管GPS时间 的不同，DOP的各个数据数值变化不大。（参考表1,2,3）总结2：在可视卫星数目相同且可视卫星序号不同的情况下，GPS时间不同导 致各个卫星间的角度发生了较大的变化，所以DOP的各个数据数值总体上也存 在较大的变化；（参考表4 ,5）总结3：在可视卫星数目不相同，在原有的可视卫星上随卫星增加的，DOP的 各个数据数值变小的趋势。（参考表1
10、, 4,6）表格1表格5表格7总结4：:在可视卫星数目不相同且可视卫星序号差别的大的情况的下，DOP 各个数据仍呈变小的趋势。（参考表1, 5,7）数据2卫星序号方位角仰角DOP10.00030.000GDOP3.0732120.00030.000PDOP2.6673240.00030.000HDOP1.33340.00090.000VDOP2.309TDOP1.528卫星序号方位角仰角DOP117.46440.018GDOP3.4842120.00030.000PDOP2.9823240.00030.000HDOP1.47340.00090.000VDOP2.593TDOP1.802卫星序号
11、方位角仰角DOP10.00030.000GDOP3.7182119.45437.705PDOP3.1523240.00030.000HDOP1.50440.00090.000VDOP2.771TDOP1.971卫星序号方位角仰角DOP10.00030.000GDOP3.5762120.00030.000PDOP3.0483253.25426.783HDOP1.50640.00090.000VDOP2.650TDOP1.853卫星序号方位角仰角DOP10.00030.000GDOP3.7632120.00030.000PDOP3.2213240.00030.000HDOP1.536423.199
12、81.840VDOP2.831TDOP1.946卫星序号方位角仰角DOP10.6901.065GDOP1.7482121.4950.786PDOP1.6473234.9800.382HDOP1.15940.00090.000VDOP1.171TDOP0.586卫星序号方位角仰角DOP1122.04712.260GDOP45919.2512122.25812.714PDOP32470.5843122.47113.167HDOP31683.4384122.47113.167VDOP7106.235TDOP32469.044卫星序号方位角仰角DOP1167.93210.566GDOP440.4362257.17910.335PDOP433.6383348.01210.042HDOP2.3994115.01710.191VDOP433.631TDOP77.083卫星序号方位角仰角DOP1170.36261.201GDOP368.2232236.77460.361PDOP277.3383341.24160.014HDOP4.8904116.07560.633VDOP277.295TDOP242.222总结DOP:由于观测站与4颗观测卫星所构成的六面体体积为G, DOP与 该六面体体积的倒数成正比。六面体的体积越大，所测卫星在
