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GPS精密单点定位数据处理

作　者: 涂克楠
导　师: 高飞
学　校: 合肥工业大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 精密单点定位 精密星历 周跳 卡尔曼滤波
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 544次
引　用: 3次
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内容摘要


GPS精密单点定位技术是最近GPS研究领域的一个热点,利用卫星精密星历及卫星钟差,以单台双频接收机采集的非差相位和伪距数据作为主要观测值来进行单点定位,可以直接得到分米级甚至厘米级的高精度的ITRF框架坐标。正是由于它可以利用单台接收机在全球范围内进行高精度的独立的静态或者动态定位,因此,在很多方面都有很好的应用前景。本文系统的研究了GPS精密单点定位的原理,分析了非差观测模型,主要误差源及其改正模型,非差数据的预处理,参数估计方法等关键技术,并编写了相应的精密单点定位程序模块对所研究的方法进行了验证,具体内容如下:第一探讨了用于精密单点定位的三种定位模型:传统模型、UofC模型和无模糊度模型,并分析了非差相位精密单点定位需要顾及的误差源及消除或削弱其影响的方法。第二分析探讨了非差相位精密单点定位中数据的预处理,它包括周跳探测与修复、野值点的剔除、初始整周模糊度确定及相位平滑伪距等,是定位结果高精度的重要保证。第三研究了用Chebyshev多项式对精密星历和钟差进行内插的方法,并且分析了最小二乘和卡尔曼滤波两种参数估计方法,证明卡尔曼滤波方法更适合对动态数据的处理。第四在MATLAB的平台上编写了相应的单点定位程序模块,并且用大量的数据进行了比较和分析。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 概述  12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 国外研究现状  12-14
    1.2.2 国内研究现状  14-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-17
第二章 非差GPS 精密单点定位的基本原理  17-25
  2.1 GPS 精密单点定位的观测方程及其线性化  17-18
  2.2 GPS 精密单点定位的3 种数学模型  18-21
    2.2.1 传统模型  18-19
    2.2.2 UofC 模型  19
    2.2.3 无模糊度模型  19-20
    2.2.4 GPS 精密单点定位的3 种模型比较  20-21
  2.3 GPS 非差观测值的线性组合  21-25
    2.3.1 消电离层组合LC （Iono_Free 组合）  22
    2.3.2 电离层残差组合L_I (或Geometry_Free 组合)  22
    2.3.3 宽巷组合L_W  22-23
    2.3.4 窄巷组合L_n  23
    2.3.5 Melbourne-Wubbena 组合  23-24
    2.3.6 电离层残差组合（或Geometry_Free 组合）  24
    2.3.7 消电离层组合（或Iono_Free 组合）  24-25
第三章 精密单点定位的主要误差源及改正模型  25-37
  3.1 与信号传播途径相关的误差  25-31
    3.1.1 对流层延迟  25-30
    3.1.2 电离层延迟  30
    3.1.3 多路径效应  30-31
  3.2 与卫星有关的误差  31-34
    3.2.1 卫星钟差  31
    3.2.2 卫星星历误差  31-32
    3.2.3 卫星天线相位偏差  32
    3.2.4 相对论效应  32-33
    3.2.5 天线相位转绕改正  33-34
  3.3 与接收机、测站有关误差  34-37
    3.3.1 接收机钟差  34
    3.3.2 接收机天线相位偏差  34
    3.3.3 地球固体潮改正  34-35
    3.3.4 海洋潮汐影响  35
    3.3.5 地球自转改正  35-37
第四章 精密单点定位数据处理  37-55
  4.1 非差GPS 数据预处理  37-42
    4.1.1 Melbourne-Wubbena 组合在数据预处理中的应用  37-38
    4.1.2 双频相位和伪距的消电离层组合LP_C 在数据预处理中的应用  38-39
    4.1.3 双频相位和伪距的电离层残差组合LP_I 在数据预处理中的应用  39-40
    4.1.4 相位平滑伪距  40-42
  4.2 精密卫星星历和钟差的获取和内插  42-45
    4.2.1 精密卫星星历和钟差的获取  42
    4.2.2 精密卫星星历和钟差的内插  42-45
  4.3 参数估计方法  45-55
    4.3.1 序贯最小二乘方法  45-46
    4.3.2 卡尔曼滤波参数估计方法  46-55
第五章 算法试验与结果分析  55-61
  5.1 程序编制  55-56
  5.2 三种定位方法的精度分析和比较  56-61
第六章 总结和展望  61-63
  6.1 本文总结  61
  6.2 展望及下一步研究工作  61-63
参考文献  63-66
附录  66-67

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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