GPS网络RTK定位原理与数学模型研究

发布时间：2017-09-19 18:46

  本文关键词：GPS网络RTK定位原理与数学模型研究

  更多相关文章： GPS 网络RTK 内插法 线性组合法 虚拟基准站法 整周模糊度OTF解算

【摘要】：GPS网络RTK定位是近几年发展起来的一种高精度的GPS定位技术,它利用多个基准站构成一个基准站网,然后借助广域差分GPS和具有多个基准站的局域差分GPS中的基本原理和方法来消除或削弱各种GPS测量误差对流动站的影响,从而达到增加流动站与基准站间的距离和提高定位结果精度的目的。与常规RTK相比,该方法具有覆盖面广,定位精度高,可靠性强,可实时提供厘米级定位等优点,其应用前景广阔,是目前GPS界研究的热点。本文对当前GPS网络RTK的内插法、线性组合法和虚拟基准站法进行了较为系统的研究。主要研究内容和成果如下: 1. GPS网络RTK内插法原理及其数学模型 当流动站与离基准站在20km～100km时,采用常规RTK定位方法将得不到厘米级的定位结果。因为与距离有关的轨道误差、电离层延迟和对流层延迟等残差项随着流动站和基准站间距离的增加都将迅速增加,从而导致难以正确确定整周模糊度。当流动站和基准站间的距离大于50km时,常规RTK的单历元解一般只能达到分米级的精度。因此,如何消除与距离有关的GPS测量误差,是提高流动站与基准站间距离和保证厘米级RTK定位的关键。 本文利用基准站坐标已知的条件,将多个基准站组成基准站网,并计算出基准站间各种误差的综合影响,在假设这些误差的影响是呈线性变化的条件下,依据基准站上这些计算出的综合误差,采用线性内插的方法求得流动站的观测误差,然后对流动站的双差载波相位观测值进行修正,消除其影响。经实验计算和理论证明,内插法在其数学模型中不仅能够消除残余的卫星星历误差、电离层延迟误差对流动站的影响,而且还能大幅度地削弱残余的对流层延迟误差和多路径误差等系统误差对流动站的影响,从而达到了增加流动站与基准站间的距离和提高RTK定位结果精度的目的。本文根据网络RTK内插法的基本原理导出了内插法的数学公式,并给出了采用内插法进行网络RTK定位的具体步骤。 2.网络RTK线性组合法原理及其数学模型 如果我们近似地认为卫星轨道误差、电离层延迟、对流层延迟、多路径效应和观测噪声等残差项的影响是呈线性变化的,那么,消除这些误差对流动站观测值的影响,也可采用将流动站与三个或三个以上基准站的单差载波相位观测值进行线性组合的方法进行。公式推导证明,经线性组合后的流动站观测值模型能够直接消除或削弱这几项误差的影响。本文根据这一原理导出了线性组合法的数学公式,并给出了采用线性组合法进行网络RTK定位的具体做法。 3.虚拟基准站法原理及其数学模型 当流动站离基准站较远时,由于两站间的误差相关性减小,残余的卫星轨道误差,电离
【关键词】：GPS 网络RTK 内插法 线性组合法 虚拟基准站法 整周模糊度OTF解算
【学位授予单位】：中国地质大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 第一章 绪论13-19
• 1.1 常规 RTK 定位技术与网络 RTK 定位技术13-14
• 1.1.1 常规 RTK 定位技术13
• 1.1.2 GPS 网络 RTK 技术13-14
• 1.2 国内外 GPS 网络定位技术研究现状14-17
• 1.2.1 国内外基准站网建设发展状况14-16
• 1.2.2 GPS 网络 RTK 定位技术软件开发现状16-17
• 1.3 本文研究的主要内容和成果17-19
• 第二章 GPS 定位原理及数据处理19-32
• 2.1 GPS 定位原理19-22
• 2.1.1 伪距观测量19-20
• 2.1.2 载波相位观测方程20
• 2.1.3 GPS 差分观测值20-22
• 2.2 GPS 观测方程的线性化22-24
• 2.3 不同频率观测量的线性组合24-27
• 2.3.1 线性组合的一般形式24-25
• 2.3.2 电离层对线性组合的影响25
• 2.3.3 观测噪声对线性组合的影响25-27
• 2.4 GPS 卫星广播星历位置的计算及 RENIX 格式27-32
• 2.4.1 GPS 卫星广播星历位置的计算27-30
• 2.4.2 卫星星历 RINEX 格式30-32
• 第三章 GPS 网络 RTK 定位误差分析32-43
• 3.1 轨道误差及其对单差观测值的影响32-34
• 3.2 电离层延迟及流动站电离层延迟内插改正模型34-36
• 3.2.1 电离层延迟34-35
• 3.2.2 流动站单差和双差观测值的电离层内插模型35-36
• 3.3 对流层延迟36-37
• 3.4 多路径效应37-39
• 3.5 其它误差改正计算39-43
• 3.5.1 接收机钟差计算39-40
• 3.5.2 接收机位置误差40
• 3.5.3 卫星钟差计算40
• 3.5.4 相对论效应计算40-41
• 3.5.5 信号传播时间计算41
• 3.5.6 地球自转改正41-43
• 第四章 网络 RTK 定位原理与内插法的数学模型43-51
• 4.1 网络 RTK 的基本原理43
• 4.2 内插法43-47
• 4.3 内插法精度分析47-51
• 4.3.1 经双差改正后流动站载波相位双差观测值的中误差47
• 4.3.2 流动站在基准站网中的位置对双差观测值的中误差影响47-48
• 4.3.3 流动站初始位置对内插改正数的影响48-51
• 第五章 网络 RTK 线性组合法的数学模型51-58
• 5.1 流动站与基准站载波相位观测值单差线性组合的数学模型51-56
• 5.2 线性组合法与内插法的关系56-58
• 第六章 虚拟基准站法的数学模型58-62
• 6.1 虚拟基准站法58
• 6.2 虚拟基准站观测值的计算模型58-60
• 6.2.1 根据内插法公式计算虚拟基准站观测值58-59
• 6.2.2 根据线性组合法公式计算虚拟基准站观测值59-60
• 6.3 流动站与虚拟基准站双差观测值的计算模型60-62
• 第七章 网络 RTK 模糊度解算数学模型介绍62-81
• 7.1 OTF 模糊度解算的基本原理62-63
• 7.2 现有 OTF 方法介绍63-73
• 7.2.1 双频 P 码伪距法63-68
• 7.2.2 最小二乘搜索法68-70
• 7.2.3 模糊度协方差法70-73
• 7.3 模糊度协方差方法 OTF 解算的优化 Cholesky 分解算法73-77
• 7.4 网络 RTK 流动站的单历元整周模糊度搜索法77-81
• 第八章 实验数据及其分析81-94
• 8.1 试验概况81-82
• 8.2 内插法实验计算82-92
• 8.3 网络 RTK 广播星历与精密星历定位结果试验计算92-94
• 结束语94-96
• 致谢96-97
• 参考文献97-100

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张照杰;徐治宝;魏世春;王霞;;GPS网络RTK综合误差线性内插法模拟实验计算[J];测绘信息与工程;2008年01期

2 雷喜才;;GPS RTK技术在工程测量中的应用[J];测绘与空间地理信息;2010年03期

3 黄兆明;;石狮市单基站网络RTK建设方案的分析和探讨[J];测绘与空间地理信息;2010年04期

4 曾超;刘智敏;;连续运行参考站系统的发展综述[J];地理空间信息;2011年01期

5 徐彦田;程鹏飞;蔡艳辉;徐宗秋;;VRS系统流动端单历元整周模糊度搜索[J];辽宁工程技术大学学报(自然科学版);2011年04期

6 孟凡松;刘丽宏;;北京地区网络RTK-GPS技术标准制定[J];才智;2012年21期

7 张金城;薛志导;;RTK动态测量在水利工程测量中的应用[J];黑龙江科技信息;2011年10期

8 卫柳艳;岳东杰;;GPS网络RTK系统的内插算法研究[J];现代测绘;2008年05期

9 贺}櫣，

本文编号：883333