多系统动态PPP技术及其在无验潮水深测量中的应用研究

发布时间：2017-10-07 02:15

  本文关键词：多系统动态PPP技术及其在无验潮水深测量中的应用研究

  更多相关文章： 动态精密单点定位 多系统 无验潮水深测量 Kalman滤波

【摘要】：随着全球卫星导航定位系统的不断发展与完善,高精度卫星定位技术已经在交通、通信、测绘等领域得到了广泛应用,在满足定位精度的同时,作业范围与测绘成本也是值得关注的问题。RTK与测深技术相结合的无验潮水深测量已经得到一定的应用,但其存在需至少两台接收机、测量点至基站的距离限制等不足之处。采用精密单点定位技术(Precise Point Positioning, PPP)能够仅利用单台接收机实现高精度定位,具有不受测点到基准站距离限制等优势,结合多系统联合定位能够充分利用各系统的卫星,增强定位的可靠性。本文在对多系统动态PPP深入研究的基础上,将其应用于无验潮水深测量中,论文的主要内容与成果如下：(1)详细阐述了PPP的函数模型、随机模型和各项误差处理方法。分析了传统模型、UofC模型及无模糊度模型模型的特点,基于先验模型和验后估计模型的定权方法；研究了影响PPP定位精度的主要误差来源,以及计算或消除这些误差的处理方法。(2)深入研究了动态PPP的主要数据处理方法。在数据预处理阶段,分别对拉格朗日内插模型、钟跳和周跳的探测、毫秒级钟跳的修复方法进行了研究与分析。在数据滤波解算阶段,阐述了附有水位约束的抗差Kalman滤波原理,并利用实例证明了抗差Kalman滤波相比于标准Kalman滤波,能够有效减弱粗差影响、提高定位稳定性。(3)分别采用GPS、GLONASS.BDS单系统和三系统联合进行动态PPP解算。利用天津CORS站点的观测数据计算比较各系统和三系统联合定位时的定位精度和收敛速度。算例结果表明,三系统组合定位能够大幅增加可用卫星数,为定位提供冗余观测值,从而提高定位稳定度和可靠度。经统计,三系统动态PPP误差收敛至10 cm的平均时间为22.38 min,相比GPS单系统提高84.8%；收敛后的定位误差RMS值在N、E、U三个方向分别为1.46 cm、3.21 cm、2.49 cm,点位精度相比GPS单系统提高12.9%。(4)将多系统动态PPP技术应用于无验潮水深测量中。阐述了无验潮水深测量的基本原理以及各高程之间的转换方式,介绍了无验潮水深测量的外业测量流程、使用的仪器规格和内业数据处理方法。实验结果表明,利用PPP得到的天线大地高与RTK的高程结果之间存在4 cm的平均差值,结合测深数据计算得到的航基面水位值与验潮站提供的水位相比,99.7%的测点水位结果偏差值在20cm以内,能够满足水深测量的精度要求。
【关键词】：动态精密单点定位 多系统 无验潮水深测量 Kalman滤波
【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;P229
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景与意义9-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 动态精密单点定位技术研究现状11-12
• 1.2.2 动态精密单点定位技术应用现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第二章 精密单点定位模型及主要误差分析15-27
• 2.1 精密单点定位函数模型15-17
• 2.1.1 传统模型15-16
• 2.1.2 UofC模型16-17
• 2.1.3 无模糊度模型17
• 2.2 精密单点定位随机模型17-20
• 2.2.1 先验模型17-19
• 2.2.2 验后估计模型19-20
• 2.3 主要误差来源与改正方法20-26
• 2.3.1 与卫星相关的误差20-23
• 2.3.2 与传播过程相关的误差23-24
• 2.3.3 与接收机相关的误差24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第三章 动态精密单点定位数据处理方法及滤波过程27-39
• 3.1 数据预处理27-29
• 3.1.1 拉格朗日插值27
• 3.1.2 钟跳探测与修复27-28
• 3.1.3 周跳探测28-29
• 3.2 动态Kalman滤波29-32
• 3.2.1 标准Kalman滤波29-30
• 3.2.2 抗差Kalman滤波30-31
• 3.2.3 附加水位约束的Kalman滤波31-32
• 3.3 软件设计流程32-34
• 3.4 滤波算例分析34-38
• 3.4.1 静态数据模拟动态解算及结果分析34-36
• 3.4.2 动态数据解算及结果分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 多系统动态精密单点定位关键技术及结果分析39-51
• 4.1 多系统的时空统一39-42
• 4.1.1 时间系统39-40
• 4.1.2 坐标系统40-42
• 4.2 单系统动态精密单点定位结果分析42-46
• 4.3 多系统动态精密单点定位结果分析46-49
• 4.3.1 卫星几何结构分析46-48
• 4.3.2 动态解算及结果分析48-49
• 4.4 本章小结49-51
• 第五章 动态精密单点定位在无验潮水深测量中的应用51-63
• 5.1 水深测量基本原理与误差分析51-53
• 5.1.1 无验潮水深测量原理51-52
• 5.1.2 无验潮与有验潮主要误差来源52-53
• 5.2 实验测试方案53-56
• 5.2.1 外业测量设备与步骤53-54
• 5.2.2 内业数据处理与格式54-56
• 5.3 实例分析56-62
• 5.3.1 PPP与RTK定位结果比较分析57-60
• 5.3.2 PPP与人工潮位结果比较分析60-62
• 5.4 本章小结62-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 论文总结63-64
• 6.2 研究展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研活动69

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 谌业良;天津港精密水深测量的实现[J];海洋测绘;2002年01期

2 康颂明;;精密水深测量的方法及其误差来源浅析[J];铜业工程;2012年01期

3 汪家君;;威尔逊第二方程式在水深测量中的应用[J];海洋科技资料;1981年06期

4 金达鑫;水深测量中内业展点方法介绍——《透明辐射线格薄膜片》[J];水运工程;1982年02期

5 赵明才 ,彭光宇;水深测量学术讨论会在天津召开[J];测绘学报;1986年01期

6 吴家乃;;水深测量改正值的探讨[J];海洋技术;1986年01期

7 梅沃文,章泳明;浅谈水深测量软件设计中的几个问题[J];海洋测绘;1999年02期

8 张英奇;;动态GPS在内河航道水深测量上的应用[J];中国新技术新产品;2013年23期

9 钱平生;天津港适航水深下界面淤泥容重值确定与适航水深测量[J];海洋测绘;2002年03期

10 邹学海;吴柏宣;;水深测量监理技术的应用研究[J];水运工程;2007年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐庆;杨晨方;;浅谈网络RTK技术在水深测量中的应用[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年

2 罗凯;;实时动态GPS测量技术在水深测量中的应用研究[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009年

3 周争桥;;浅析精密水深测量的方法及其误差来源[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009年

4 石景元;;如何提高外业水深测量的精度[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009年

5 周庆冲;;水深测量若干误差的改正方法[A];2001年测绘学组学术研讨会论文集[C];2001年

6 孙丽平;吴永东;;RTK GPS技术在水深测量中的应用浅析[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2009年

7 黄德全;;差分GPS在动态吃水改正中的应用与实现[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年

8 黄永军;;浅析RTK技术在无验潮模式下进行水深测量的应用[A];中国航海学会航标专业委员会测绘学组学术研讨会学术交流论文集[C];2006年

9 张树明;付泽桂;;RTKGPS技术在水深测量中的运用[A];首届山东材料大会论文集（土木建筑篇 下）[C];2007年

10 王兴华;;水深测量中RTK GPS技术的应用[A];2014年3月建筑科技与管理学术交流会论文集[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前4条

1 李长勇;河南电力设计院引进高精度水深测量仪[N];中国电力报;2010年

2 贾超;南方测绘:三柄利器助力全国水利普查[N];中国水利报;2010年

3 中交三航院勘察工程有限公司;风雨五十载 再攀新高峰[N];中国测绘报;2008年

4 邹伟健;乐为大地绘蓝图[N];中国测绘报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 薛田良;深水水文自动采样方法与控制系统研究[D];华中农业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 何帆;多系统动态PPP技术及其在无验潮水深测量中的应用研究[D];东南大学;2015年

2 董海军;淤泥质海岸港口疏浚维护水深测量研究[D];天津大学;2010年

3 李岚峰;海底管线综合探测技术研究[D];中国地质大学（北京）;2013年

，

本文编号：986337