GPS非差模糊度特性研究及PPP固定解的算法实现

发布时间：2017-09-16 22:05

  本文关键词：GPS非差模糊度特性研究及PPP固定解的算法实现

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【摘要】：精密单点定位技术(Precise Point Positioning, PPP)只需单个测站就能实现高精度定位,提供全球静态厘米级、动态厘米至分米级的定位服务,以其单站解算、高精度等优点逐渐成为国内外卫星导航定位领域的研究热点。自1997年以来PPP技术得到了迅速发展,在变形观测、低轨卫星定轨、高精度导航定位、精准农业及交通电力等领域得到了广阔应用。但是,传统的PPP技术仍采用浮点解的形式,定位精度和收敛速度仍待提高。载波相位中的诸多偏差造成模糊度非整数,因此模糊度的固定成为PPP技术中亟需解决的问题。本文深入研究了PPP定位原理及数学模型,分析总结目前常用的非差模糊度固定算法,从PPP观测方程入手,分析非差模糊度不具有整数特性的原因,总结模糊度可以恢复成整数的理由,采用非差方法实现模糊度的固定,并且采用重庆CORS数据进行了实例验证,对固定解的精度进行分析。本文的主要工作与结论如下：(1)阐述了精密单点定位原理、误差源及参数估计方法。介绍常用的几种PPP模型,对影响定位的误差源进行分类研究,针对各项误差给出相应的改正模型,介绍了Kalman滤波原理及滤波器的构建,并且用IGS数据进行了实例验证。(2)深入研究了非差模糊度固定算法。从基准站解算FCBs的角度不同,将模糊度固定算法分为三类：基于FCBs的模糊度固定算法、基于整数钟的模糊度固定算法、基于实数的模糊度固定算法。本文分别从原理模型、实现方法等方面对各算法进行阐述研究。通过对各算法定位精度、数据存储特点进行总结分析,决定采用基于FCBs的模糊度固定算法实现固定解。(3)分析模糊度非整数的原因,实现FCBs的提取。通过对精密单点定位载波相位观测方程的研究,总结影响模糊度非整数的因素：初始相位偏差,硬件延迟偏差,传统无电离层模型偏差等。在此基础上,分析模糊度能恢复成整数的可能性。采用非差最小二乘方法提取宽巷FCBs,将宽巷模糊度固定,结合非差PPP模糊度得到窄巷实数模糊度,采用同样方法估算窄巷FCBs。重庆CORS数据表明：卫星宽巷FCBs非常稳定,全天波动不大于0.2周；窄巷由于波长较短,FCBs波动稍大,10min内窄巷FCBs较为稳定。(4)实现固定解。流动站通过基准站解算的FCBs固定宽巷、窄巷模糊度,两者组合得到无电离层模糊度,进而实现PPP固定解。本文利用Visual C++ 6.0实现上述算法,包括基准站FCBs的估算和流动站模糊度的固定,并且用重庆CORS数据进行了实例验证：与浮点解相比,固定解定位E方向和U方向精度明显提升,分别从12mmm、20mm提高到6.5mm、14mm,精度分别提升47.3%和29.1%；收敛时间方面,达到10cm的时间由原来的64min缩短至41min。
【关键词】：精密单点定位 非差模糊度固定 小数FCBs 无电离层组合模型
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 引言9-10
• 1.2 研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.4 主要研究内容13-15
• 第二章 精密单点定位原理与模型15-28
• 2.1 精密单点定位数学原理与模型15-18
• 2.1.1 无电离层组合模型16-17
• 2.1.2 UofC模型17
• 2.1.3 非组合模型17-18
• 2.2 精密单点定位误差和改正模型18-24
• 2.2.1 与卫星有关的误差18-20
• 2.2.2 与信号传播有关的误差20-22
• 2.2.3 与接收机有关的误差22-24
• 2.3 参数估计方法24-26
• 2.3.1 逐历元最小二乘平差24-25
• 2.3.2 Kalman滤波25-26
• 2.4 算例分析26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 精密单点定位非差模糊度固定算法28-36
• 3.1 算法分类28
• 3.2 基于FCBs的模糊度固定28-31
• 3.2.1 单差方法29-30
• 3.2.2 非差方法30-31
• 3.3 基于整数钟的模糊度固定31-33
• 3.4 基于实数的模糊度固定33-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第四章 GPS非差相位模糊度研究36-51
• 4.1 非差模糊度特性研究36-38
• 4.1.1 PPP观测方程36-37
• 4.1.2 模糊度非整数特性原因37
• 4.1.3 模糊度能恢复成整数的理由37-38
• 4.2 GPS模糊度相位偏差38-40
• 4.2.1 初始相位偏差39-40
• 4.2.2 硬件延迟偏差40
• 4.3 非差模糊度FCBs提取40-49
• 4.3.1 模糊度FCBs提取方法41-42
• 4.3.2 宽巷FCBs估算42-47
• 4.3.3 窄巷FCBs估算47-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 精密单点定位固定解实例验证51-57
• 5.1 流动站模糊度固定51-53
• 5.1.1 宽巷模糊度固定52
• 5.1.2 窄巷模糊度固定52-53
• 5.2 固定解实现53-55
• 5.3 精度分析55-56
• 5.4 本章小结56-57
• 第六章 结论与展望57-59
• 6.1 主要工作与结论57-58
• 6.2 研究展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 攻读硕士学位期间发表的论文与取得的学术成果64

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本文编号：865680