GNSS定位中衛(wèi)星校準(zhǔn)是怎么做的?

一 、為啥衛(wèi)星需要校準(zhǔn)?

從 [衛(wèi)星定位原理(http://www.itdecent.cn/p/f26d05c97966)
看,衛(wèi)星定位計(jì)算要求知道

  1. 衛(wèi)星精確的坐標(biāo)
  2. 衛(wèi)星本身精確的時(shí)間,從而根據(jù)時(shí)間差來計(jì)算衛(wèi)星到接收器距離。

衛(wèi)星校準(zhǔn)就是為了保證這兩個(gè)值足夠精準(zhǔn)。

二、衛(wèi)星校準(zhǔn)主要包括哪些點(diǎn)

衛(wèi)星校準(zhǔn)一般包括三個(gè)點(diǎn):

  1. 軌道校準(zhǔn)(位置)
  2. 時(shí)間校準(zhǔn)
  3. 健康狀態(tài)校準(zhǔn)
    所以說當(dāng)我們說衛(wèi)星已經(jīng)校準(zhǔn),意思是它時(shí)間準(zhǔn)確+位置準(zhǔn)確+也沒有其他問題了。

三、怎么知道一個(gè)衛(wèi)星是否已經(jīng)校準(zhǔn)了?

3.1 時(shí)間校準(zhǔn)

衛(wèi)星的時(shí)間準(zhǔn)不準(zhǔn),地面基站說了算。

類似于衛(wèi)星定位原理提到的GPS授時(shí),至少4個(gè)以上的地面基站才能完成對衛(wèi)星的時(shí)間校準(zhǔn),實(shí)際上這些用于給衛(wèi)星進(jìn)行時(shí)間校準(zhǔn)的基站至少有十幾個(gè)。

衛(wèi)星時(shí)間校準(zhǔn)后,不是像手機(jī)一樣把自己時(shí)間改為地面基站時(shí)間,而是會轉(zhuǎn)發(fā)地面站對它的校準(zhǔn)數(shù)據(jù),校準(zhǔn)數(shù)據(jù)一般包含toc/a0/a1/a2,其中toc是開始時(shí)間、a0是是鐘差,是說現(xiàn)在衛(wèi)星時(shí)間比標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間快了或者慢了多少;a1是鐘漂,只說每秒會快多少或者慢多少;a2是漂移率,類似加速度,指這個(gè)鐘漂本身變化得有多快。

GNSS芯片收到并驗(yàn)證 toc/a0/a1/a2 后,將 toc 作為時(shí)間模型的參考點(diǎn),

結(jié)合

  1. 鐘差模型
  2. 信號強(qiáng)度
  3. 偽距殘差
  4. 解算穩(wěn)定性
  5. 衛(wèi)星健康狀態(tài)

gnss接收端(具體就是gnss芯片)會給每個(gè)衛(wèi)星計(jì)算一個(gè)時(shí)間效期,在這個(gè)有效期內(nèi)可以認(rèn)為衛(wèi)星時(shí)間校準(zhǔn)的,衛(wèi)星時(shí)間校準(zhǔn)后將其有效期內(nèi)使用該模型補(bǔ)償衛(wèi)星時(shí)間差。

如果時(shí)候上層通過系統(tǒng)提供的接口(比如android的GnssStatus.callback)獲取每個(gè)衛(wèi)星的校準(zhǔn)狀態(tài),如果衛(wèi)星狀態(tài)是fixed,那就說明時(shí)間、位置等都是校準(zhǔn)的,

注意!android層沒有獲得單獨(dú)某一個(gè)方面校準(zhǔn)的字段!

衛(wèi)星的“時(shí)間校準(zhǔn)”(更準(zhǔn)確說:時(shí)間模型更新)不是連續(xù)進(jìn)行的,
而是由地面系統(tǒng)大約每 幾十分鐘到幾小時(shí) 向衛(wèi)星注入一次新的時(shí)間校準(zhǔn)模型。

3.2 軌道校準(zhǔn)

軌道校準(zhǔn)的本質(zhì)是:地面系統(tǒng)持續(xù)估計(jì)衛(wèi)星“真實(shí)軌道”,然后周期性把一套“軌道預(yù)測參數(shù)”發(fā)給衛(wèi)星,由衛(wèi)星再廣播給接收機(jī)。

接收機(jī)根據(jù)這些參數(shù),自行計(jì)算任意時(shí)刻的衛(wèi)星位置。

具體執(zhí)行類似時(shí)間校準(zhǔn)。

3.3 衛(wèi)星健康狀態(tài)

衛(wèi)星健康狀態(tài)與時(shí)間、軌道一樣,都由地面系統(tǒng)基于持續(xù)監(jiān)測作出判斷,并通過衛(wèi)星在導(dǎo)航電文中廣播給接收機(jī);
不同之處在于,健康狀態(tài)不是用于建模修正,而是作為接收機(jī)是否允許使用該衛(wèi)星的強(qiáng)制裁決條件。

四、常見問題答疑

1、 衛(wèi)星校準(zhǔn)數(shù)目幾個(gè)才對定位有效?

答:基本上是四個(gè)以上才有用 四個(gè)以下精度會大大降低 參考[衛(wèi)星定位原理](https://mp.weixin.qq.com/s/7qbIX6EaGCsm8IvmWGa-TQ)

2 誤區(qū)?「健康狀態(tài)差 = 衛(wèi)星壞了」

?unhealthy = 不保證導(dǎo)航安全

  • 衛(wèi)星可能:
  • 還能發(fā)信號
  • 還能被接收
  • 禁止用于定位

3 誤區(qū)?定位慢 = 衛(wèi)星少 / 信號弱」

工程上經(jīng)常錯(cuò)判,實(shí)際可能是:

  • 導(dǎo)航電文沒收齊(星歷 / 時(shí)間)
  • 首次定位(TTFF)
  • AGNSS 數(shù)據(jù)過期
  • 冷啟動

小結(jié)

GNSS 定位并不是“看到幾顆衛(wèi)星”的問題,而是“系統(tǒng)愿意信任幾顆衛(wèi)星”的問題;這種信任,建立在時(shí)間可預(yù)測、軌道可預(yù)測以及健康可裁決的工程基礎(chǔ)之上,如果信任一顆衛(wèi)星就是說它已經(jīng)被校準(zhǔn),被校準(zhǔn)的衛(wèi)星的數(shù)據(jù)就可以用來做定位解算。

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