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机载GPS测量数据处理质量控制方法研究

作　者: 范龙
导　师: 柴洪洲
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 机载GPS动态测量质量控制病态性问题条件方差分解比法岭估计动态周跳 Kalman滤波 DIA方法当前统计模型
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 114次
引　用: 4次
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内容摘要

本文对机载GPS测量数据处理的质量控制方法进行了研究,主要包括模糊度解算的病态性问题处理、动态周跳的探测与修复以及载体速度计算等三方面的内容,论文的主要内容和成果概括如下:1.在分析GPS原始观测量、差分观测量及其相应的观测方程的基础上,研究了GPS双差模型受到的主要误差影响及其解决办法,同时对双差模型的非线性强度进行了计算分析。2.分析了病态性问题对模糊度浮点解的影响。利用最小相对范数法、特征值法、条件数法和几何精度因子法对模糊度解算的病态问题进行了诊断;引入条件指标方差分解比法在诊断出病态性的基础上,进一步获知参数之间存在着的复共线性个数、每个复共线性所包含的参数以及它们之间的关系。3.在病态性诊断分析的基础上利用岭估计对病态性问题进行处理,分析了岭迹法、双H公式法和广义交叉核实法等岭参数的计算方法,提出了改进的MSE最小法进行岭参数的选取,将其应用在模糊度实数解算中,对病态问题有一定的改善,证明了方法的有效性。4.通过对电离层残差法和TurboEdit方法的分析,提出了联合利用电离层残差和M-W两种观测值组合进行周跳探测与修复的方法,弥补了两种方法各自在周跳处理方面的不足,在机载测量数据预处理的应用中,获得了较好的效果。5.针对动态情况下多周跳和连续周跳的情况,对基于kalman滤波进行周跳处理的DIA方法、两步Kalman滤波法和连续周跳检验法进行了分析,提出了更适于动态数据处理的基于“当前”统计模型并利用多普勒观测值辅助进行周跳辨识同时对偏差进行实时修复的方法。利用飞机实测的数据进行了计算,验证了该方法的可行性及有效性。6.分析了位置差分法、原始多普勒观测值法和相位时序差分法等三种常用的GPS测速方法。通过计算分析,比较说明了不同方法的测速精度及其适用范围。在考虑载体机动误差对速度计算结果影响的情况下,提出了基于“当前”统计模型的滤波模型进行载体速度计算的方法,其计算结果与相位时序差分法的精度相当,都优于位置差分法和原始多普勒观测值直接计算法,由于考虑了载体机动误差,适于高动态条件下的测速应用。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章绪论  10-15
  1.1 引言  10-11
  1.2 GPS 动态测量数据处理的研究现状  11-13
  1.3 本文的研究内容  13-15
第二章 GPS观测量及观测方程  15-26
  2.1 GPS 原始观测量及非差方程  15-17
  2.2 GPS 差分观测值及观测方程  17-18
  2.3 双差观测值的误差源  18-23
    2.3.1 卫星轨道误差  18-19
    2.3.2 电离层延迟误差  19-22
    2.3.3 对流层延迟误差  22-23
    2.3.4 多路径效应  23
  2.4 模型的非线性强度分析  23-26
第三章模糊度解算中病态性问题研究  26-43
  3.1 引言  26-27
  3.2 病态性问题的诊断与分析  27-31
    3.2.1 最小相对范数法  29
    3.2.2 特征值法  29-30
    3.2.3 条件数法  30
    3.2.4 几何精度因子（GDOP）法  30-31
  3.3 条件指标方差分解比法  31-33
  3.4 计算分析  33-37
    3.4.1 病态性问题存在性的诊断  33-36
    3.2.4 利用条件指标方差分解比法对病态性问题的分析  36-37
  3.5 病态性问题的处理方法  37-40
    3.5.1 岭估计  38-39
    3.5.2 岭参数的选取  39-40
      3.5.2.1 岭迹法  39
      3.5.2.2 双h 公式法  39-40
      3.5.2.3 广义交叉核实法  40
  3.6 基于改进的MSE 最小法的岭估计  40-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章周跳的探测与修复  43-61
  4.1 引言  43-44
  4.2 电离层残差法  44-46
  4.3 TurboEdit 方法  46-48
  4.4 联合利用M-W 组合和电离层残差组合进行周跳探测与修复  48-49
  4.5 动态周跳检验与修复方法  49-53
    4.5.1 周跳的存在性检验  50
    4.5.2 周跳的定位辨识  50-51
    4.5.3 周跳的自适应处理  51-53
  4.6 改进的动态周跳检验方法  53-60
    4.6.1 “当前”统计模型  53-54
    4.6.2 改进的动态周跳检验法  54-57
    4.6.3 计算分析  57-60
  4.7 本章小结  60-61
第五章 GPS速度测量  61-71
  5.1 位置差分法  61
  5.2 原始多普勒观测值法  61-62
  5.3 载波相位时序差分法  62-63
  5.4 计算分析  63-66
  5.5 基于“当前”统计模型的滤波算法  66-70
    5.5.1 Kalman 滤波器的设计  66-68
    5.5.2 速度计算实验  68-70
  5.6 本章小结  70-71
第六章总结与展望  71-74
  6.1 论文总结  71-72
  6.2 下一步工作的设想  72-74
参考文献  74-79
作者简历攻读硕士学位期间完成的主要工作  79-80
致谢  80

机载GPS测量数据处理质量控制方法研究

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