基于GNSS多系统融合的PPP方法研究

发布时间：2017-08-05 03:06

  本文关键词：基于GNSS多系统融合的PPP方法研究

  更多相关文章： 精密单点定位 多系统融合 定位精度 收敛时间

【摘要】：精密单点定位技术(Precise Point Positioning,简称PPP)的原理是采用单台GNSS接收机,利用由IGS提供的精密星历和卫星钟差,并结合载波相位观测值进行的高精度定位技术。经过十几年的发展,PPP基本理论更加充分,实践处理更加完善。与相对定位相比,PPP能够摆脱测站间观测距离的限制,能够直接获得高精度的测站坐标、能够使数据处理更为简便。因此,在科学考察、高精度导航定位及近地卫星的定轨、高精度工程测量、国土资源调查等领域都得到越来越重要的应用。但是,GPS是以观测卫星为基础的导航定位系统,观测到的卫星的多少直接影响它的定位结果,而观测到的卫星的数目极易受到观测环境的影响,像在山区、建筑群之间以及露天矿区等观测条件不理想的情况下,观测到的卫星数则不足以达到高精度定位的标准,那么怎么使观测到的卫星数增加呢?一种适用的方法就是结合其他卫星定位系统,诸如BDS、GLONASS等系统。这个时代是多卫星导航系统并存的时代,各卫星导航系统的快速发展既带来了机遇,同样也带来新的挑战。考虑到PPP定位现存的问题,如何提高精度,缩短收敛时间,这是个充满挑战的课题。随着近些年来的发展,BDS系统和GLONASS系统在各个方面都得到了比较可观的改善。这就为多系统融合进行精密单点定位带来了必要的基础。本文的研究成果由以下几个方面：1)阐述了GPS、BDS、GLONASS等系统的建立、发展以及未来发展的趋势,比较了三个系统的时间系统与坐标系统以及其他方面的差异。然后对定位过程中的误差以及解决方法等进行了详细的讨论,包括与接收机有关、与卫星有关以及与传播路径有关的各类误差；2)研究了基于GPS、BDS、GLONASS融合的精密单点定位方法。通过分析GPS\BDS\GLONASS融合进行精密单点定位的基本原理,推导出了融合的观测方程,并给出了卡尔曼滤波进行数据解算的基本理论、各观测模型的理论基础以及参数的估计等；3)分析了多系统融合精密单点定位的性能。在GNSS精密单点定位研究的基础上,利用实测到的8个测站的3天的数据,对单天解的有效卫星数以及DOP等方面进入了研究,结果显示多系统融合对丰富数据资源,改善卫星空间几何结构以及提高定位系统的稳定性等有很大帮助；而后将这8个测站的数据以每0.5h、1h、2h观测时段进行分割处理,对获得的三组数据分析比较得出,在短时间内,多系统融合对收敛成功率以及收敛速度有很大的提升,例如在0.5h的观测时长下的平均收敛率,GPS单系统为61.01%,BDS单系统为5.50%,GLONASS单系统为72.32%,GPS\BDS双系统为61.76%,GPS\GLONASS双系统为91.37%,BDS\GLONASS双系统为73.36%,GPS\BDS\GLONASS三系统为90.77%。此外在短时间内的定位精度比单系统有了一定的提高,充分体现了多系统融合定位的优越性。
【关键词】：精密单点定位 多系统融合 定位精度 收敛时间
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-17
• 1.1 研究背景与研究意义13-14
• 1.2 PPP国内外研究动态14-15
• 1.2.1 PPP国外研究动态14-15
• 1.2.2 PPP国内研究动态15
• 1.3 主要研究内容与结构15-17
• 2 GNSS定位理论基础17-27
• 2.1 GNSS概述17-21
• 2.1.1 GPS定位系统17-18
• 2.1.2 GLONASS定位系统18
• 2.1.3 BDS定位系统18-19
• 2.1.4 GNSS系统间差异性分析19-21
• 2.2 GNSS观测方程21-23
• 2.3 GNSS观测值的组合23-25
• 2.4 周跳的探测与修复25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 3 GNSS主要误差及其改正方法27-35
• 3.1 与接收机和测站有关的误差及其改正方法27-31
• 3.2 与卫星有关的误差及其改正方法31-32
• 3.3 与信号传播路径有关的误差及其改正方法32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 4 GNSS精密单点定位关键性技术35-54
• 4.1 GNSS精密单点定位的数学模型35-44
• 4.1.1 函数模型35-37
• 4.1.2 多系统融合PPP37-42
• 4.1.3 随机模型42-44
• 4.2 参数的处理44-52
• 4.2.1 序贯最小二乘44-45
• 4.2.2 卡尔曼滤波45-51
• 4.2.3 PPP质量控制51-52
• 4.3 本章小结52-54
• 5 多系统融合PPP性能分析54-69
• 5.1 卫星可用性分析55-56
• 5.2 收敛性分析56-58
• 5.3 定位精度分析58-67
• 5.4 本章小结67-69
• 6 结论与展望69-70
• 6.1 本文的主要研究成果69
• 6.2 未来工作的展望69-70
• 参考文献70-74
• 致谢74-75
• 作者简介及主要科研成果75

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