汽 车 道 路 试 验 数 据 误 差 分 析 与 处 理
汽 车 试 验 数 据 误 差 分 析 与 处 理
河 南 理 工 大 学
班级： 学生： 学号： PS/AHRS的汽车运动参数试验原 3.测量数据的预处
4.汽车运动参数数据测试与理系统
5.汽车运动参数测量误分析方法
卫星3 卫星4
卫星1
卫星2
x1,y1,z1
(x2,y2,z2)
x3,y3,z3
x4,y4,z4
Measured Range Receiver Clock Bias
x,y,z
Launch Pad
GPS差分定位原理
差分定位方式是利用两台GPS接收机来确定待定点在地心坐标中的绝对位置 。在一个已知地心坐标的基准点上安置基准接收机，连续不断地接收GPS卫 星信号。通过已知坐标和任一观测卫星的星历坐标可得出基准站和观测卫星 之间的几何距离，将其与实测伪距相减而得出该历元的伪距差分改正，并通 过修正数据通信链路把这一改正参数发送到设在运动载体上作同步观测的移 动接收机，并改正其实测伪距。
经过伪距分改正，解算得出移动站坐标。其目的在于消除公共项，包括公 共误差和公共参数，从而消除掉定位过程中存在的系统误差，提高精度。 GPS差分定位可分为单基准站差分、具有多个基准站的局部区域差分和 广域差分三种类型。GPS单基准站差分系统结构和算法简单，技术上较为成熟， 适合小范围的差分定位工作。由于本课题的道路试验系统所用试验场地范围较 小，所以我们选用单基准站差分定位。利用差分技术：可以完全消除卫星钟误 差、星历误差、电离层误差、对流层误差；基本消除传播延迟误差；无法消除 接收机所固有的误差。 在汽车运动参数测试中，由于车辆处于运动状态，对GPS定位要求不但 具有较高的精度，而且应当满足较强的实时性。采用载波相位差分定位技术 （Real Time Kinematic）,是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。 采用RTK技术可以兼顾到精度与实时性，它能够实时地提供测站点在指定坐 标系中的三维定位结果，最高精度可达到厘米级。
6.结论
致谢 参考文献
前言
本课题采用了GPS/AHRS组合测试技术应用 于汽车道路试验，该技术在近些年得到了大力的 研究与推广，便捷的操作和强大的汽车行驶姿态 描述能力使得它具有很好的实用性。
1 绪论
汽车道路试验的发展与现状 汽车道路试验是汽车工程的重要组成部分，它对汽车技术性 能的提高具有举足轻重的作用。随着汽车新产品的不断问世和机动 车道路事故的增加，汽车道路试验也得到了充分的重视，成为汽车 设计所必须依赖的一个方面。早期的汽车试验场规模小、范围窄、 试验设备较简单，除了个别有实力的汽车厂家有自己的试验场地外， 其它厂家的主要试验工作是在试验台架和一般道路上进行的。汽车 的试验基本方法也是在这一阶段形成的。我国现在已经建成海南、 通县、黑河、长春、定远、襄樊、通州、农安、安亭和上海大众汽 车试验场等若干个试验场。
定位运算原理
在GPS三维空间定位中，卫星星座即是已知坐标的测距发射台。在三维定 位中，特定点的轨迹是一个球面，要概略确定待定点的位置至少需要三颗卫星。 以观测到的待定点至三颗卫星的三个距离做出三个空间定位球，两个球面可以交 汇出一条空间圆弧线，第三个球面与这条圆弧线相切出则是该定位坐标。GPS定 位是利用一组卫星的伪距、星历、卫星发射时间等观测量来实现的，同时还必须 知道用户钟差。因此，要获得地面点较精确的三维坐标，必须满足同一时间用于 定位的卫星数目至少为四颗，并且颗数越多定位精度越高。于卫星和接收机间的 时钟偏差、传播延迟和其它误差，不可能测出实际距离，故而称之为伪距。
随机误差是不可预测的误 差，一般认为在同一测量 条件一，多次测量同一量 值时，绝对值和符号可以 不可预定方式变化的误差 是随机误差。
粗大误差是超出规定条件下预期的误差，该误差值较大，明显偏 离真实值和理论上的预期值 。
2 基于GPS/AHRS的汽车运动参数试验原理
采用GPS/AHRS（Global Positioning System & Attitude and Heading Reference System）,基于全球定位系统与姿态航向参考系 统进行道路试验，由于综合了GPS强大的定位能力以及AHRS方便 快捷的惯性参数测量功能，该组合测量作为汽车性能场地试验测试 设备，运用于精确完备测试汽车运动轨迹、车身运动姿态等参量， 具有性能稳定、精度高、操作快捷方便等诸多理想的优点。
试验误差概述
误差是测量值与被 测量的真值之间的 差，测量误差可用 绝对误差表示，亦 可用相对误差表 示。 绝对误差的定 义为测量值与 真值之差 。 相对误差的定 义为绝对误差 与被测量的真 值之比 。
系统误差是固定不变的误差， 一般认为在同一测量条件下， 多次测量同一量值时，其绝对 值和符号保持不变，或在条件 改变时，按一定规律变化的误 差是系统误差
汽车运动参数测试仪器的发展
汽车试验的发展与试验设备的完善和提高有密切的关系。 随着电子技术的发展，出现了各种数据采集、变换、放大、存 储、处理、控制等方面的仪器，将这些仪器运用到汽车试验中， 使汽车试验得到了较大的发展。目前，电测技术在现代汽车试 验中占有十分重要的地位。通过电测技术把一些非电量的信号， 如加速度、速度、压力、应力、力矩等物理量变换成电信号进 行测量，使得许多试验项目成为可能。 非接触式仪器取代接触式仪器，多功能集成仪器取代单一 功能仪器是技术发展的必然结果。非接触式仪器能够大大降低 仪器在试验中的影响，有利于抑制误差；而多参数测量则能减 少试验成本，提高操作效率。用于测量车速的仪器曾经使用过 五轮仪、非接触式光电测量仪。目前，使用差分全球卫星定位 系统将不但能够获得更高的定位精度，并能够获得汽车运动的 轨迹。
全球定位系统的工作原理
GPS是英文Global Poistion System(全球定 位系统)的简称。GPS起于1958年美国军方的一 个项目，1964年投入使用。20世纪70年代，美 国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统 GPS。全球定位系统以卫星为基础的无线电导航 定位系统，具有全能性、全球性、全天候、连续 性和实时性的导航定位和定时的功能。 它由三部分组成：空间部分、地面控制和 GPS用户接收机部分。空间部分由24颗卫星组 成（其中3颗为备用卫星），均匀分布在6个轨道 面上，每个轨道平面上有4颗卫星，它们按与地 球55°的相同方向运行空间间隔约为90°，这 就可保证全球任何地区任何时刻都可以至少观测 到4颗卫星。地面平均高度约为20200千米，周 期约为12个小时。