LC-8000系列

LC-8310高灵敏度GPS速度计根据GPS卫星输出的载波的多普勒效应计算速度。
多普勒效应是指，当电波、光、声波等波的发生源和观测者之间存在速度差时，观测到的波的频率不同的现象。发生源和观测者靠近时，观测到的频率高，远离时，观测到的频率低。无线电波和光的多普勒效应由以下公式表示:。

GPS卫星的载波频率 (L1波段fs=1.5754 GHz) 管理非常精确，因此可以通过测量该频率并将其应用于上述公式来确定速度V。
但是，GPS卫星正在高速移动。此外，由于地球自转的影响，仅通过一个GPS卫星的载波频率无法获得地面速度。
因此，如下图所示，通过测量来自多个 (4个或更多) GPS卫星的载波频率并将获得的速度应用于与位置相同的定位操作，高精度地获得移动体的速度。是的。

由于此方法对电离层的影响很小，因此与根据位置变化量计算速度的方法相比，此方法可以非常精确地计算移动速度。
其水平成分的精度为2σ时为0.03 m/s、3σ时为0.08 m/s。
另外，垂直成分的精度不受此限制，原理上卫星只有一个方向，因此精度比水平成分差约3倍。从上图中的图像中，您可以看到移动体从多个卫星接收具有不同多普勒频移频率的无线电波。

如果将这些关系公式化，则
Δfd1=1/λ (V0-V1) ・u1
Δfd2=1/λ (V0-V2) ・u2
Δfd3=1/λ (V0-V3) ・u3
Δfd4=1/λ (V0-V4) ・u4
Δfd5=1/λ (V0-V5) ・u5
。
其中，λ是从卫星照射的载波的波长约0.19m, fb是接收机的时钟误差 (Hz)，un (n=1..5)是卫星和接收机位置的视线方向单位矢量，通过下式计算。
un=ρn/|ρn|(n=1..5)
ρn=[(Npn-Np0)，(Epn-Ep0)，(Dpn-Dp0)] T (n=1..5)

根据这些公式求解Vo,可以得到移动体的速度。

在有树木和建筑物等障碍物的城市地区，如公共道路，由于多路径的影响，多普勒系统的速度输出会产生大噪声，如图所示。此外，如果您通过无法观察到高架桥等卫星的地方，则无法使用GPS单独测量速度。
通过将GPS的速度信息与IMU的3轴加速度计/3轴陀螺仪求出的速度以适当的比例进行融合，即使在多路径环境下，如下图所示，与单独使用GPS的情况相比，也能实现非常平滑、高精度的速度输出。
此外，即使在单独使用GPS无法测量的地方，例如通过高架桥时，通过使用IMU执行速度插值处理，如果速度输出连续性和GPS卫星在短时间内丢失，则可以输出高精度速度。

最終更新日:2023/04/04