GPS中央差分定位系统理论与应用研究

发布时间：2018-04-14 04:15

本文选题：全球定位系统 + 中央差分　；参考：《西南交通大学》2013年博士论文

【摘要】：随着GPS定位技术的不断深入发展,尤其是网络RTK定位技术的出现以及CORS观测网络建设的普及,广域范围内厘米级的实时动态定位服务已经成为现实。然而对于高精度位置监控方面的应用,如高精度实时动态形变监测、精细农业和自动化机械施工等,常规RTK定位技术已不能很好的满足此类实际应用的需求,具体表现为：常规RTK定位的差分计算工作在流动站端设备上完成,(监控)服务器无法获得流动站完整的位置信息；用户端设备需具备载波相位差分计算模块,增加了实际应用的成本；不利于流动站间观测数据的融合处理与分析,也不利于进一步研究、挖掘数据之间所潜在的重要信息。基于上述的分析,本文对中央差分定位技术进行了深入研究。中央差分定位模式中,所有GPS测站的观测数据都回传至中央差分服务器,并由服务器端完成位置解算。中央差分定位技术不仅可提供常规RTK定位服务,获取完整的用户位置信息,同时还可提供多样化的数据处理策略,以满足特殊的位置服务需求。中央差分定位技术与常规RTK定位技术形成互补之势,两者共同发展将有助于进一步完善GPS定位的理论框架,提高其应用层次。本文主要针对GPS中央差分定位系统所涉及的理论与方法,研究了系统的框架结构,对其中某些关键技术提出了改进算法,并最终初步实现了GPS中央差分定位系统。论文的主要研究内容与创新点概述如下： 1、概括了GPS定位技术的研究现状,分析了传统RTK定位技术与中央差分定位技术的优缺点,总结了中央差分系统的研究意义。 2、阐述了网络RTK定位模式与中央差分定位模式的系统框架组成及特征,对两者进行了对比分析,并详细阐述了中央差分定位系统的主要构成与关键技术。 3、阐述了GPS实时数据质量控制的研究内容与方法流程；提出了一种改进的电离层残差周跳探测与修复方法,方法可直接探测与修复对应频率上载波相位观测值的周跳,其对1周的周跳有较好的探测能力；将时间基线用于动态环境下的粗差探测,时间基线粗差探测法可无需已知模糊度信息,其在试验条件下可探测出0.15周的单个粗差。 4、总结了三类模糊度解算方法,即基于测量域的模糊度解算、基于坐标域的模糊度搜索以及基于模糊度域的模糊度搜索方法；提出了双频整周关系约束模糊度解算方法(FirCAR),在局部范围内FirCAR将模糊度的等效波长扩大至了L1波长的9倍,通过试验分析了方法的可行性与适用性；同时给出了基于FirCAR的快速动态模糊度初始化方法,并与LAMBDA方法进行了试验对比分析 5、介绍了大范围动态变形监测的两种常用方法：PPP动态定位技术与长距离RTK定位技术,并分析了两者在强震监测中的不足；基于GPS空间误差的时空相关性,提出了高频GPS双差残差模型动态位移监测方法,一条长为1100km基线的静态数据试验结果表明,该方法在预测5分钟内N、E、U方向动态位移精度分别为6mm、6mm和13mm; E1Mayor-Cucapah7.2级地震GPS测站观测数据进一步证明了该方法的可行性与可靠性。 6、初步研制了一套GPS中央差分定位软件系统,系统主要包括实时数据流解码模块、基线数据解算模块、数据存储模块以及可视化显示与数据分析模块,并分别通过24小时的静态GPS观测数据、20分钟的动态观测数据以及E1Mayor-Cucapah7.2级地震的94个GPS站的地震数据,对系统在形变监测、动态位置监控以及地震地表动态位移监测方面的应用进行了试验,结果表明该系统是一个能够连续运行、多点监测、高精度和高可靠性的位置信息监控服务系统。
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【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：P228.4

【参考文献】