第２６卷第３期
２０１０年６月
天津理工大学学报
ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＴＬＡＮＪＩＮＵＮ】ｒＶＥＲＳｎ＇ＹｏＦＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
Ｖ０１．２６Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１０
文章编号：１６７３—０９５Ｘ（２０１０）０３・００１３・０３
ＧＰＳ单点测速误差分析与数据处理
张宝峰，耿丽红
（天津理工大学自动化学院，天津３００３８４）
摘要：ＧＰＳ因其高精度测量结果，现在广泛用于速度测量．但其计量校准和溯源问题仍是一项空白．本文主要探讨ＧＰＳ单点测速的原理、观测方程，分析了其误差来源和各误差源对测速精度的影响．通过用３块ＧＰＳＯＥＭ板对同时汽车进行测速实验，得到３块ＯＥＭ板的速度数据，对３块接收机的测速平均值，标准差，离散度进行比较分析．并初步提出了ＧＰＳ测速的校准方法．
关键词：ＧＰｓ测速；误差分析；数据处理中图分类号：ＴＰ２１６．１
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－０９５Ｘ．２０１０．０３．００５
ＥｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＧＰＳ
ｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ＺＨＡＮＧＢａｏ—ｆｅｎｇ，ＧＥＮＧＬｉ－ｈｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉ删ｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｐｅｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅａｌｉ—
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＰＳｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｓｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｓｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｔｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｉｓｓｔｉｌｌｅｑｕａｔｉｏｎｏｆＧＰＳｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ａｎａｃｃｕｒａｃｙ
ａ
ｎｏｗ
ｇａｐ．Ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｔａｌｋｓａｂｏｕｔｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｔｓ
ａｎｄｔｈｅｖａｒｉｏｕｓ
ａｔ
ｅｌＴｏｒｓｏｕｒｃｅｓ
ａｆｆｅｃｔｔｈｅ
ｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｓｐｅｅｄ
ｔｅｓｔ
ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅＧＰＳＯＥＭｂｏａｒｄｓ
ｔｈｅ
ｓａｌｌｌｅ
ｔｉｍｅ，ｏｂｔａｉｎｔｈｒｅｅｇｒｏｕｐｓ
ａｎｄｉｎｉｔｉａｌｌｙｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｆｒｏｍＧＰＳＯＥＭｂｏａｒｄｓ．Ａｎａｌｙｚｅｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ，ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＧＰＳｓｐｅｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＳｖｅｌｏｃｉｔｙ
ａｎｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅ
ｓｐ．划ｄａｔｅ
ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｅｒｒｏｒ
ａｎａｌｙｓｉｓ；ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ＧＰＳ测速属于ＧＰＳ系统应用的一个分支，ＧＰＳ系统在确定载体瞬时位置的同时，也可确定载体的瞬时速度．ＧＰＳ测速就是通过安装在运动载体上的ＧＰＳ接收机获取ＧＰＳ信号从而得到运动载体的运动速度．尽管运动载体的运行速度各不一样，但不管是否是匀速运动，只要在运动载体上安装ＧＰＳ信号接收机，就可以在进行动态定位的同时，实时地测量它们的运行．
１
ＧＰＳ定位，而多普勒频移的观测精度依赖于接收机类型，大都用于速度测量．
根据速度的物理定义，对ＧＰＳ所观测的站星距离进行微分可得到ＧＰＳ单点测速数学模型：
雳：尘型＃旦＋。８ｉ。一ｃａｉｒＯｔ＋审：＋＋审Ｉ＋ｐｊ＝————二—ｉ——一＋ｃ
Ｉ—ｃ
ｐｌ
ＧＰＳ单点测速原理
ＧＰＳ接收机获取的观测值有３个：伪距、载波相
（１）审：＋∥
式中搿为第Ｊ颗卫星到接收机的伪距变化率，审：，弗：为电离层和对流层时间延迟的变化率，ｐ；为站星伪距，，，，为测站的位置和速度向量，‘、，７为
第，颗卫星的位置和速度向量，碱和威／分别为接
收机和ＧＰＳ钟速（即８ｔ／ｄｔ，８ｔ为接收机钟和卫星钟
位和多普勒频移…．其中伪距和载波相位多用于
收稿日期：２００９—０９—２７．
基金项目：天津市科技支撑计划重点项目（０９２ｃＧＹＳＦＵ０３００）第一作者：张宝峰（１９６２一），男，教授，博士，硕士生导师．
万方数据
・１４・
天津理工大学学报第２６卷第３期
差），一为观测引入的噪声．
其中卫星的速度，卫星钟速都可以由导航电文直接得出，实际计算时由于测速时间间隔较短，电离层和对流层时间延迟的变化率、观测噪声，其值甚微，故可以忽略不计．所以（１）式实际只有４个未知数，即载体的三维速度和接收机钟速．因此理论上如果可以观测到４颗或４颗以上的ＧＰＳ卫星，利用最ｔ］、－－乘法原理，就可以解出上述的４个未知数，从而得到载体的三维速度和接收机钟差，根据式（２）便可得其运动速度旧Ｊ．
Ｖ＝√秽：＋移ｉ＋秒；
（２）
式中％，虬，吃分别为ｘ，ｙ，ｚ方向的速度，Ｖ为载体
的速度¨。．
２影响ＧＰＳ测速的误差源分析
由（１）式可知，ＧＰＳ单点测速的误差源与单点定位的误差源不同，ＧＰＳ单点测速的主要误差来自于卫星的位置、速度、载体的位置、卫星钟速误差、电离层和对流层延迟误差的变化率、相对论效应，接收机观测噪声和多普勒观测值的精度等∞Ｊ．
２．１
卫星轨道误差和卫星钟差
卫星轨道误差对测速的影响有以下两个方面：
（１）影响定位精度间接对测速产生作用．（２）导致站星方向余弦的计算误差．卫星钟差也是通过影响定位精度间接对测速产生作用．２．２卫星速度误差
卫星速度误差将通过方向余弦直接作用于站星
距离变化率．在取消ｓＡ后，用广播星历计算卫星速
度精度优于ｌ
ｍｍ／ｓ．
２．３卫星钟速误差
ＧＰＳ卫星配置的原子钟的稳定度约为１０ｄ２一ｌＯ。１３，对站星距离变化率的影响量级为０．００１ｎｓ／ｓ．
经过广播星历的钟差参数改正后，残差对测速的影
响很小．
２．４相对论效应
由于地球的运动和卫星轨道高度的变化，以及地球重力势场的变化，相对论效应对卫星钟速的影响可表示为
８／’＝一４．４４３×１０。１０ｅ知ｃｏｓ
ＥｄＥ／ｄｔ
（３）
式中的ｅ为卫星轨道偏心率；ｎ为卫星轨道长半径；Ｅ为偏近点角，ｄＥ／ｄｔ为偏近点角变化率．数据分析表明，对卫星钟速的影响可达０．０１ｎｓ／ｓ．在测速计算中，可用（３）式进行矫正ＨＪ．
万方数据
２．５对流层和电离层时延变化率
对流层和电离层时延变化率误差取决于区域大气变化和卫星高度角的变化．在大部分时间内，大气的变化非常缓慢，而且测速的时间间隔很短（秒级），所以通常不考虑对流层和电离层时延变化率的影响．对于较低高度角的卫星，因为映射函数对天顶方向时延变化率的放大作用，将会对ＧＰＳ测速产生一定的影响．
３测速实验及结果分析
３．１测速实验介绍
本实验采用ＩＱＯＥＭ板接收机进行车速实验，将３块ＩＱＯＥＭ板接收机天线安放在汽车顶部，将３块接收机芯片分别接在３块外围电路板，用三根串口转ＵＳＢ口线接在笔记本电脑的３个ＵＳＢ接口，接好电源，然后开始软件设置，开始接收ＧＰＳ卫星信号．记录的数据采用了￥ＧＰＧＧＡ和￥ＧＰｖＴＧ格式，格式的定义如下：
￥ＧＰＧＧＡ（头一标识符），ＸＸ．ｘｘ时间，ＸＸ．】【】【纬度，Ｎ，Ｘ．Ｘ．Ｘ＿Ｘ经度，Ｅ，ＸＧＰＳ状态，ｘ正在使用解算位置的卫星数量，ｘｘ．ｘｘＨＤＯＰ水平精度因子，Ｘ＿Ｘ．】【】【海拔高度，Ｍ，】【】【．ｘｘ差分时间，ＸＸ差分站ＩＤ号．
￥ＧＰＶＴＧ（头一标识符），Ｘ．Ｘ．】【】【以真北为参考基准的地面航向，Ｔ，】【）【．ｘｘ以磁北为参考基准的地面航向，Ｍ，ｘｘ．ｘｘ地面速率，Ｎ，地面速率，Ｋ，模式指示．
当汽车做匀速直线运动时，取３个时间段落，得到３组速度值，各组观测时间为１０ｓ，每组得到１１个速度值，其中每组各取３个速度样本值进行分析．３．２测速实验数据处理
数据统计结果见表１Ｌ５Ｊ．
表１
ＩＱ接收机测速数据处理
Ｔａｂ．１
ＩＱＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｓｐｅｅｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
２０１０年６月张宝峰，等：ＧＰＳ单点测速误差分析与数据处理・１５・
由表１可知，通过样本数据处理结果显示，３台接收机的标准偏差略有不同，其偏准差最大为０．１７ｋｍ／ｈ，反应了ＧＰＳＩＱ接受机测速的精度为ｃｍ／ｓ级．
４
ＧＰＳ测速的校准方法
ＧＰＳ
ＩＱ接收机的速度、时间和定位信息的刷新
频率为１Ｈｚ，选取３组速度样本值．
样本的算数平均值为：云＝～ｉ＝ｌ，其中云表示算数
∑
，‘
平均值，秽ｉ表示速度测量值，ｎ为测量次数．
残余误差：Ａｖ＝钆一面。单位次测量的标准差为盯＝
俘
５结论
本文通过对ＧＰｓ单点测速的方法进行讨论，并对误差进行分类和分析，得出以下结论：
１）初步提出了基于ＧＰＳ测速的校准方法，搭建ＧＰＳ测速校准系统，得到ＧＰＳ接收机测速的随机标准差精度可以达到ｃｍ／ｓ级。
２）ＳＡ政策取消后，卫星的位置、速度、载体的位置、卫星钟速误差、电离层和对流层延迟误差的变化率相对论效应、地球自转引起的卫星速度误差等影
万方数据
响在ｍｍ／ｓ级，对于ｃｍ／ｓ的测速精度无较大影响∞Ｊ．
鉴于目前大多数ＧＰＳ接收机具有输出多普勒观测值的功能，因此用廉价的ＧＰＳ接收机进行单点测速具有简单，精度高，实时性较好的特点，能满足当前ＧＰＳ导航对速度的精度要求，广泛应用于车辆，船舶等载体的实时导航一］．
初步提出了基于ＧＰｓ测速的校准方法，通过测速实验，得到ＧＰＳ接收机测速的离散度和准确性．参考文献：
［１］
徐绍铨．ＧＰＳ测量原理及应用［Ｍ］．武汉：武汉测绘科技大学出版社。１９９８．［２］
刘基余，李征航，王跃虎，等．全球定位系统原理及其应用［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９９３．
［３］付水旺．浅谈ＧＰＳ测量与误差分析［Ｊ］．世界采矿快
报，２０００，１６（１０）：４０６—４０７．
［４］王惠南．ＧＰＳ导航原理与应用［Ｍ］．北京：科学出版社，
２００３．
［５］李征航，黄劲松．ＧＰＳ测量与数据处理［Ｍ］．武汉：武汉
大学出版社，２００５．［６］周忠谟，易杰军，周
琪．ＧＰＳ卫星测量原理与应用
［Ｍ］．武汉：测绘出版社，１９９５．
［７］张守信，黄学德，徐冬梅，等．ＧＰＳ技术与应用［Ｍ］．北
京：国防工业出版社，２００４．
第２６卷第３期
２０１０年６月
天津理工大学学报
ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＴＬＡＮＪＩＮＵＮ】ｒＶＥＲＳｎ＇ＹｏＦＴＥＣＨＮｏＬｏＧＹ
Ｖ０１．２６Ｎｏ．３
Ｊｕｎ．２０１０
文章编号：１６７３—０９５Ｘ（２０１０）０３・００１３・０３
ＧＰＳ单点测速误差分析与数据处理
张宝峰，耿丽红
（天津理工大学自动化学院，天津３００３８４）
摘要：ＧＰＳ因其高精度测量结果，现在广泛用于速度测量．但其计量校准和溯源问题仍是一项空白．本文主要探讨ＧＰＳ单点测速的原理、观测方程，分析了其误差来源和各误差源对测速精度的影响．通过用３块ＧＰＳＯＥＭ板对同时汽车进行测速实验，得到３块ＯＥＭ板的速度数据，对３块接收机的测速平均值，标准差，离散度进行比较分析．并初步提出了ＧＰＳ测速的校准方法．
关键词：ＧＰｓ测速；误差分析；数据处理中图分类号：ＴＰ２１６．１
文献标识码：Ａ
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－０９５Ｘ．２０１０．０３．００５
ＥｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆＧＰＳ
ｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ
ＺＨＡＮＧＢａｏ—ｆｅｎｇ，ＧＥＮＧＬｉ－ｈｏｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｔｉ删ｉｎ３００３８４，Ｃｈｉｎａ）
ｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｆｏｒｓｐｅｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｅａｌｉ—
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＧＰＳｂｅｃａｕｓｅｏｆｉｔｓｈｉｓｈ－ｐｒｅｃｉｓｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｓｕｌｔｓ，ｉｓｂｒａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｃｅａｂｉｌｉｔｙｏｆｉｔｓｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｐｒｏｂｌｅｍｉｓｓｔｉｌｌｅｑｕａｔｉｏｎｏｆＧＰＳｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ．Ａｎａｃｃｕｒａｃｙ
ａ
ｎｏｗ
ｇａｐ．Ｔｈｉｓ
ｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｔａｌｋｓａｂｏｕｔｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ
ｅｒｒｏｒｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎａｌｙｓｉｓｏｆｉｔｓ
ａｎｄｔｈｅｖａｒｉｏｕｓ
ａｔ
ｅｌＴｏｒｓｏｕｒｃｅｓ
ａｆｆｅｃｔｔｈｅ
ｏｆｔｈｅｓｐｅｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｓｓｐｅｅｄ
ｔｅｓｔ
ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｒｅｅＧＰＳＯＥＭｂｏａｒｄｓ
ｔｈｅ
ｓａｌｌｌｅ
ｔｉｍｅ，ｏｂｔａｉｎｔｈｒｅｅｇｒｏｕｐｓ
ａｎｄｉｎｉｔｉａｌｌｙｐｒｏｐｏｓｅｄ
ｆｒｏｍＧＰＳＯＥＭｂｏａｒｄｓ．Ａｎａｌｙｚｅｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ，ｓｔａｎｄａｒｄｄｅｖｉａｔｉｏｎｔｈｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆＧＰＳｓｐｅｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧＰＳｖｅｌｏｃｉｔｙ
ａｎｄ
ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｆｔｈｅ
ｓｐ．划ｄａｔｅ
ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ；ｅｒｒｏｒ
ａｎａｌｙｓｉｓ；ｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
ＧＰＳ测速属于ＧＰＳ系统应用的一个分支，ＧＰＳ系统在确定载体瞬时位置的同时，也可确定载体的瞬时速度．ＧＰＳ测速就是通过安装在运动载体上的ＧＰＳ接收机获取ＧＰＳ信号从而得到运动载体的运动速度．尽管运动载体的运行速度各不一样，但不管是否是匀速运动，只要在运动载体上安装ＧＰＳ信号接收机，就可以在进行动态定位的同时，实时地测量它们的运行．
１
ＧＰＳ定位，而多普勒频移的观测精度依赖于接收机类型，大都用于速度测量．
根据速度的物理定义，对ＧＰＳ所观测的站星距离进行微分可得到ＧＰＳ单点测速数学模型：
雳：尘型＃旦＋。８ｉ。一ｃａｉｒＯｔ＋审：＋＋审Ｉ＋ｐｊ＝————二—ｉ——一＋ｃ
Ｉ—ｃ
ｐｌ
ＧＰＳ单点测速原理
ＧＰＳ接收机获取的观测值有３个：伪距、载波相
（１）审：＋∥
式中搿为第Ｊ颗卫星到接收机的伪距变化率，审：，弗：为电离层和对流层时间延迟的变化率，ｐ；为站星伪距，，，，为测站的位置和速度向量，‘、，７为
第，颗卫星的位置和速度向量，碱和威／分别为接
收机和ＧＰＳ钟速（即８ｔ／ｄｔ，８ｔ为接收机钟和卫星钟
位和多普勒频移…．其中伪距和载波相位多用于
收稿日期：２００９—０９—２７．
基金项目：天津市科技支撑计划重点项目（０９２ｃＧＹＳＦＵ０３００）第一作者：张宝峰（１９６２一），男，教授，博士，硕士生导师．
万方数据
・１４・
天津理工大学学报第２６卷第３期
差），一为观测引入的噪声．
其中卫星的速度，卫星钟速都可以由导航电文直接得出，实际计算时由于测速时间间隔较短，电离层和对流层时间延迟的变化率、观测噪声，其值甚微，故可以忽略不计．所以（１）式实际只有４个未知数，即载体的三维速度和接收机钟速．因此理论上如果可以观测到４颗或４颗以上的ＧＰＳ卫星，利用最ｔ］、－－乘法原理，就可以解出上述的４个未知数，从而得到载体的三维速度和接收机钟差，根据式（２）便可得其运动速度旧Ｊ．
Ｖ＝√秽：＋移ｉ＋秒；
（２）
式中％，虬，吃分别为ｘ，ｙ，ｚ方向的速度，Ｖ为载体
的速度¨。．
２影响ＧＰＳ测速的误差源分析
由（１）式可知，ＧＰＳ单点测速的误差源与单点定位的误差源不同，ＧＰＳ单点测速的主要误差来自于卫星的位置、速度、载体的位置、卫星钟速误差、电离层和对流层延迟误差的变化率、相对论效应，接收机观测噪声和多普勒观测值的精度等∞Ｊ．
２．１
卫星轨道误差和卫星钟差
卫星轨道误差对测速的影响有以下两个方面：
（１）影响定位精度间接对测速产生作用．（２）导致站星方向余弦的计算误差．卫星钟差也是通过影响定位精度间接对测速产生作用．２．２卫星速度误差
卫星速度误差将通过方向余弦直接作用于站星
距离变化率．在取消ｓＡ后，用广播星历计算卫星速
度精度优于ｌ
ｍｍ／ｓ．
２．３卫星钟速误差
ＧＰＳ卫星配置的原子钟的稳定度约为１０ｄ２一ｌＯ。１３，对站星距离变化率的影响量级为０．００１ｎｓ／ｓ．
经过广播星历的钟差参数改正后，残差对测速的影
响很小．
２．４相对论效应
由于地球的运动和卫星轨道高度的变化，以及地球重力势场的变化，相对论效应对卫星钟速的影响可表示为
８／’＝一４．４４３×１０。１０ｅ知ｃｏｓ
ＥｄＥ／ｄｔ
（３）
式中的ｅ为卫星轨道偏心率；ｎ为卫星轨道长半径；Ｅ为偏近点角，ｄＥ／ｄｔ为偏近点角变化率．数据分析表明，对卫星钟速的影响可达０．０１ｎｓ／ｓ．在测速计算中，可用（３）式进行矫正ＨＪ．
万方数据
２．５对流层和电离层时延变化率
对流层和电离层时延变化率误差取决于区域大气变化和卫星高度角的变化．在大部分时间内，大气的变化非常缓慢，而且测速的时间间隔很短（秒级），所以通常不考虑对流层和电离层时延变化率的影响．对于较低高度角的卫星，因为映射函数对天顶方向时延变化率的放大作用，将会对ＧＰＳ测速产生一定的影响．
３测速实验及结果分析
３．１测速实验介绍
本实验采用ＩＱＯＥＭ板接收机进行车速实验，将３块ＩＱＯＥＭ板接收机天线安放在汽车顶部，将３块接收机芯片分别接在３块外围电路板，用三根串口转ＵＳＢ口线接在笔记本电脑的３个ＵＳＢ接口，接好电源，然后开始软件设置，开始接收ＧＰＳ卫星信号．记录的数据采用了￥ＧＰＧＧＡ和￥ＧＰｖＴＧ格式，格式的定义如下：
￥ＧＰＧＧＡ（头一标识符），ＸＸ．ｘｘ时间，ＸＸ．】【】【纬度，Ｎ，Ｘ．Ｘ．Ｘ＿Ｘ经度，Ｅ，ＸＧＰＳ状态，ｘ正在使用解算位置的卫星数量，ｘｘ．ｘｘＨＤＯＰ水平精度因子，Ｘ＿Ｘ．】【】【海拔高度，Ｍ，】【】【．ｘｘ差分时间，ＸＸ差分站ＩＤ号．
￥ＧＰＶＴＧ（头一标识符），Ｘ．Ｘ．】【】【以真北为参考基准的地面航向，Ｔ，】【）【．ｘｘ以磁北为参考基准的地面航向，Ｍ，ｘｘ．ｘｘ地面速率，Ｎ，地面速率，Ｋ，模式指示．
当汽车做匀速直线运动时，取３个时间段落，得到３组速度值，各组观测时间为１０ｓ，每组得到１１个速度值，其中每组各取３个速度样本值进行分析．３．２测速实验数据处理
数据统计结果见表１Ｌ５Ｊ．
表１
ＩＱ接收机测速数据处理
Ｔａｂ．１
ＩＱＧＰＳｒｅｃｅｉｖｅｒｓｐｅｅｄｄａｔａｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
２０１０年６月张宝峰，等：ＧＰＳ单点测速误差分析与数据处理・１５・
由表１可知，通过样本数据处理结果显示，３台接收机的标准偏差略有不同，其偏准差最大为０．１７ｋｍ／ｈ，反应了ＧＰＳＩＱ接受机测速的精度为ｃｍ／ｓ级．
４
ＧＰＳ测速的校准方法
ＧＰＳ
ＩＱ接收机的速度、时间和定位信息的刷新
频率为１Ｈｚ，选取３组速度样本值．
样本的算数平均值为：云＝～ｉ＝ｌ，其中云表示算数
∑
，‘
平均值，秽ｉ表示速度测量值，ｎ为测量次数．
残余误差：Ａｖ＝钆一面。单位次测量的标准差为盯＝
俘
５结论
本文通过对ＧＰｓ单点测速的方法进行讨论，并对误差进行分类和分析，得出以下结论：
１）初步提出了基于ＧＰＳ测速的校准方法，搭建ＧＰＳ测速校准系统，得到ＧＰＳ接收机测速的随机标准差精度可以达到ｃｍ／ｓ级。
２）ＳＡ政策取消后，卫星的位置、速度、载体的位置、卫星钟速误差、电离层和对流层延迟误差的变化率相对论效应、地球自转引起的卫星速度误差等影
万方数据
响在ｍｍ／ｓ级，对于ｃｍ／ｓ的测速精度无较大影响∞Ｊ．
鉴于目前大多数ＧＰＳ接收机具有输出多普勒观测值的功能，因此用廉价的ＧＰＳ接收机进行单点测速具有简单，精度高，实时性较好的特点，能满足当前ＧＰＳ导航对速度的精度要求，广泛应用于车辆，船舶等载体的实时导航一］．
初步提出了基于ＧＰｓ测速的校准方法，通过测速实验，得到ＧＰＳ接收机测速的离散度和准确性．参考文献：
［１］
徐绍铨．ＧＰＳ测量原理及应用［Ｍ］．武汉：武汉测绘科技大学出版社。１９９８．［２］
刘基余，李征航，王跃虎，等．全球定位系统原理及其应用［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９９３．
［３］付水旺．浅谈ＧＰＳ测量与误差分析［Ｊ］．世界采矿快
报，２０００，１６（１０）：４０６—４０７．
［４］王惠南．ＧＰＳ导航原理与应用［Ｍ］．北京：科学出版社，
２００３．
［５］李征航，黄劲松．ＧＰＳ测量与数据处理［Ｍ］．武汉：武汉
大学出版社，２００５．［６］周忠谟，易杰军，周
琪．ＧＰＳ卫星测量原理与应用
［Ｍ］．武汉：测绘出版社，１９９５．
［７］张守信，黄学德，徐冬梅，等．ＧＰＳ技术与应用［Ｍ］．北
京：国防工业出版社，２００４．