BDS网络RTK虚拟参考站数据生成的算法研究

发布时间：2017-04-26 08:20

  本文关键词：BDS网络RTK虚拟参考站数据生成的算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着北斗导航系统(BDS)的快速发展,北斗系统的高精度定位导航的需求越来越多。基于连续运行参考站的网络RTK技术可以满足区域厘米级的实时定位,是GNSS新一代的高精度定位技术。国内建成的CORS站很多未兼容北斗系统,而且北斗网络RTK技术的研究还不完善,因此选择目前广泛使用的网路RTK技术—虚拟参考站技术研究,以期为北斗的虚拟参考站技术提供一些技术参考。 本文系统的研究了北斗网络RTK虚拟参考站观测数据生成的关键算法,着重分析了相关的技术难点,并且对关键问题,如误差模型的建模,基准站整周模糊度的固定等进行了深入研究。主要研究内容包括以下几个方面： 1、基准站误差建模 详细阐述了基准站电离层延迟模型,对流层延迟模型和地球自转影响的模型。针对误差源中较难估计的对流层湿延迟模型进行了深入研究。提出了含有相对湿度变化的对流层天顶湿延迟实时估计模型—TTZWD(Three-segment Piecewise Troposphere Zenith Wet Delay)。通过实验证明该模型与IGS站提供的对流层天顶延迟的结果吻合度较高,比Saastamoinen天顶湿延迟模型的模型精度高。 2、基准站整周模糊度的固定 基准站网整周模糊度的固定算法包括单历元模糊度滤波模型的设计和整周模糊度的搜索与固定。 详细介绍了单历元模糊度的单差滤波模型设计和动态定位中快速搜索固定整周模糊度的方法—MLAMBDA方法。 针对MLAMBDA方法会出现搜索空间在某个方向过于扁长的问题,本文提出误差椭圆搜索法EES (Error Ellipse Search),通过实验证明EES方法比MLAMBDA法的降相关效果更好,搜索成功率更高,使用更少的历元固定整周模糊度。 3、空间相关误差的区域建模 详细研究了空间相关误差的区域建模模型,比较各种区域模型的精度和使用范围,选择线性内插模型构建虚拟参考站的空间相关误差。 4、BDS虚拟参考站数据的生成 详细介绍了北斗虚拟参考站数据生成的原理,在虚拟参考站数据生成算法研究的基础上,开发了BDS虚拟参考站数据生成的软件,使用该软件生成RINEX2.1格式的虚拟参考站数据。 通过实验证明电离层不活跃阶段和活跃阶段,BDS VRS不考虑天线相位中心偏差的情况下,可以达到(外符合精度)平面精度1.72cm-3.3cm,高程精度5.87cm-8.01cm的定位精度,电离层不活跃阶段比电离层活跃阶段的定位精度高,BDS VRS提高了中长距离单站RTK的定位精度,但同时由于北斗卫星星座的特殊性,BDS VRS的定位结果会出现一些不平缓现象。
【关键词】：虚拟参考站VRS技术 北斗系统BDS 网络RTK(NRTK) 虚拟观测数据 实时对流层天顶湿迟模型 误差椭圆搜索法EES MLAMBDA
【学位授予单位】：中国测绘科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 研究背景10-12
• 1.1.1 北斗导航定位系统的快速发展10-11
• 1.1.2 网络RTK技术的迅速发展11-12
• 1.2 网络RTK技术国内外研究现状12-15
• 1.2.1 国外研究现状12-13
• 1.2.1.1 虚拟参考站技术(Virtual Reference Station)12
• 1.2.1.2 区域改正参数(FKP)方法12-13
• 1.2.1.3 主辅站技术(MAC)13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 各种网络RTK技术的对比14-15
• 1.3 本文研究的目的和意义15
• 1.4 本文主要研究内容15
• 1.5 论文章节的安排和主要内容15-18
• 第二章 虚拟参考站观测数据的生成18-24
• 2.1 虚拟参考站的观测数据18
• 2.2 虚拟参考站数据生成18-22
• 2.2.1 载波观测数据的生成19-20
• 2.2.2 伪距观测数据的生成20-22
• 2.3 虚拟参考站数据生成过程22-23
• 2.4. 本章小结23-24
• 第三章 基准站网基线预处理24-42
• 3.1 观测量和观测量的组合24-26
• 3.1.1 基本观测量24-25
• 3.1.2 双差模型25
• 3.1.3 观测量的组合25-26
• 3.2 周跳的探测26-27
• 3.3 电离层延迟模型27-29
• 3.3.1 电离层延迟模型27-28
• 3.3.2 电离层映射函数28
• 3.3.3 双差电离层延迟的估计28-29
• 3.4 对流层延迟模型29-39
• 3.4.1 对流层天顶延迟常用模型30
• 3.4.2 TTZWD模型30-33
• 3.4.3 对流层映射函数33-34
• 3.4.4 双差对流层延迟估计34-35
• 3.4.5 对流层模型精度实验35-39
• 3.5 地球自转的影响39-40
• 3.6 本章小结40-42
• 第四章 基准站网整周模糊度的固定42-58
• 4.1 基准站网整周模糊度滤波模型的设计43-46
• 4.1.1 卡尔曼滤波算法43
• 4.1.2 基准站网双差整周模糊度滤波模型的设计43-46
• 4.1.3 滤波初值的设计46
• 4.2 基准站网双差整周模糊度的固定46-52
• 4.2.1 MLAMBDA47-48
• 4.2.2 误差椭圆搜索法EES48-52
• 4.2.2.1 EES固定整周模糊度的原理48-49
• 4.2.2.2 最佳误差椭圆49-51
• 4.2.2.3 最佳误差椭圆固定整周模糊度的过程51-52
• 4.2.2.4 EES最终确定的整周模糊度52
• 4.3 模糊度固定效果的评价标准52-53
• 4.4 EES固定整周模糊度的实验53-57
• 4.5 基准站网整周模糊度的固定57
• 4.6 本章总结57-58
• 第五章 空间相关误差区域建模模型58-66
• 5.1 基准站网基线误差的估计58-62
• 5.1.1 基准站空间相关误差的生成58-59
• 5.1.2 基准站空间相关误差的实验分析59-62
• 5.2 区域建模算法62-63
• 5.2.1 线性内插Linear Interpolation Method(LIA)62
• 5.2.2 低阶曲面拟合法Lower-Order Surface Method(LSM)62
• 5.2.3 组合线性内插Linear Combination Method(LCM)62-63
• 5.2.4 基于距离的内插方法Distance Based Interpolation Method(DIA)63
• 5.3 本章总结63-66
• 第六章 BDS VRS数据生成的软件与实验66-76
• 6.1 BDS生成VRS数据的软件66-68
• 6.2 VRS定位效果分析68
• 6.3 BDS VRS定位效果分析实验68-73
• 6.3.1 电离层不活跃阶段网络RTK实验数据分析68-70
• 6.3.2 电离层活跃阶段网络RTK实验数据分析70-72
• 6.3.3 BDS VRS与GPS VRS定位精度分析72-73
• 6.4 本章总结73-76
• 第七章 总结与展望76-80
• 7.1 总结76-77
• 7.2 展望77-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 硕士期间发表的论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李淑慧,刘经南;整周模糊度搜索方法的效率比较和分析[J];测绘通报;2003年10期

2 彭慧;高成发;喻国荣;;基于VRS的GPS伪距码的虚拟与精度分析[J];测绘通报;2007年06期

3 高星伟,刘经南,葛茂荣;网络RTK基准站间基线单历元模糊度搜索方法[J];测绘学报;2002年04期

4 喻国荣;王庆;彭慧;;多参考站网络的虚拟观测值生成算法[J];东南大学学报(自然科学版);2007年06期

5 刘彦芳;何建国;张现礼;史进志;吴文坛;;几种网络RTK技术的比较分析[J];地理空间信息;2009年02期

6 熊永良;黄丁发;丁晓利;殷海涛;;基于多个GPS基准站的对流层延迟改正模型研究[J];工程勘察;2005年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 吕志伟;基于连续运行基准站的动态定位理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年

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本文编号：328094