在卫星导航领域,精度衰减因子()是一类衡量用户在进行GNSS测量时所具备的几何条件的定量指标,又简称为DOP值或精度因子。DOP值的大小取决各导航卫星在用户视场中的分布情况,反映了用户与卫星之间组成的几何图形对测距误差的放大作用:在相同测距精度的条件下,DOP值越低,表明该用户与卫星之间组成的几何图形越为健壮,对测距误差的放大作用越小,GNSS服务提供的导航精度越高。
精度衰减因子的概念最早用于20世纪中期问世的远距离无线电导航系统,自GPS问世后则更多地见于卫星导航领域。由于卫星导航系统采用交会测量的方式确定用户的位置,当测距误差相同时,两个方向上更加接近的发射天线,较两个在各方向分布更为均匀的发射天线会交会出更大的误差范围。两种情况下误差范围的差异并非源于用户自身的测距误差,而是源于几何图形的差异。对于用户来说,其自身的导航精度相较于理想情况发生了“衰减”,或者说被“稀释”了,“精度衰减因子”或“精度稀释因子”也因此得名
: p^\text{s}_\text{r} = \rho^\text{s}_\text{r} + (dt_\text{r}-dt_\text{s}) + I^\text{s}_\text{r} + T^\text{s}_\text{r} + \varepsilon^\text{s}_\text{r}
其中,dt_\text{r} 和 dt^\text{s} 分别表示接收机钟和卫星钟在引入的钟误差;I^\text{s}_\text{r} 和 T^\text{s}_\text{r} 分别表示导航信号在传播过程中经受的电离层延迟与对流层延迟;其他未改正的误差项则以 \varepsilon^\text{s}_\text{r} 表示,在标准单点定位的模型下被假设为随机误差。
在伪距观测方程中,卫星的钟误差 dt^\text{s}、电离层延迟 I^\text{s}_\text{r} 与对流层延迟 T^\text{s}_\text{r} 可以通过导航电文及其他模型进行预先计算,而接收机的钟误差 dt_\text{r} 则和用户的三维坐标 (e_\text{r},n_\text{r},u_\text{r}) 一起作为未知参数进行估计。当同时观测到 n 颗导航卫星时,未知参数可由各伪距观测方程进行联立求解:。假设在没有任何遮挡的情况下,用户可以观测到整个天球中的卫星,此时若用户处于 n 颗卫星所构成的均匀多面体的中心,能取得的最小GDOP值为 \sqrt{10/n}。而当设置有大于零度的截止高度角 E,即用户只能观测到该截止高度角以上的卫星时,最小的GDOP值出现在有一颗或多颗卫星位于天顶,其余卫星均匀分布在截止高度角 E 定义的等高圈处。
注释
参见
- 测量平差
- 测量精度
- 卫星导航系统
參考文獻
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