基于C/S模式的GPS数据处理应用研究

摘要

在利用GPS进行常规的静态测量过程中，传统的方法是先进行数据的外业采集，然后拷贝数据再进行解算。这种作业方式使得数据解算结果不具有即时性，如针对变形监测、或者一些急需立即获得结果的工程项目，这种方式从时效上来讲具有一定的滞后性。其次，数据在观测过程中具有不可见性，即观测过程中接收机所获取数据状况是不可知的，因此对数据质量缺乏预见性，如若观测数据质量不佳，往往造成解算结果不合格，故不得不重新进行观测，造成人力物力的极大浪费，严重影响工作效率。再次，要使用专业软件进行数据的解算须具备一定的专业知识，因此如能简便快速的获得解算结果对常规的外业观测来说具有重要意义。
　　故本文采用了基于C/S模式的GPS数据解算方式，即通过客户端将解算数据传输到服务器端进行解算，然后再将解算结果即时传回客户端，研究涉及的主要内容及成果包括如下:
　　(1)由于采用客户/服务器交互模式，为实现数据的通讯，研究了计算机网络的基本原理及各类通讯协议和通讯接口。
　　(2)研究了RINEX格式文件的详细格式，比较了几个不同版本之间的联系与差异，实现了对该格式文件的解析工作，为下文的单点定位、基线解算等步骤奠定了基础。
　　(3)对几种常用的周跳算法进行了细致研究，并采用相位/伪距组合与电离层残差法两种算法进行组合来探测周跳，通过实例测试取得了良好的探测效果。
　　(4)深入研究了单点定位实现原理，并通过实测数据详细分析了定位精度及DOP值，研究了双差观测方程的建立及线性化，并组成观测方程，通过实测数据进行基线的浮点解算。
　　(5)在获得浮点解结果后，采用LAMBDA算法进行模糊度的固定，并通过算例对模糊度浮点解和固定解进行了对比分析，同时，也对固定后的基线向量作了详细的精度分析。
　　(6)由于常规的最小二乘法不具有稳健性，本文尝试采用更为保险的平差方法即稳健估计进行GPS网平差，对其进行了深入研究。并通过实例说明了使用稳健估计进行平差在粗差存在的情况下能够获得更优的估值。
　　(7)本论文采用Android平台进行客户端应用程序开发，该平台采用编程语言为Java，深入研究了Android开发环境，并开发了客户端应用程序，主要用于数据的收发工作。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 研究现状

1．3 研究目标及内容

1．3．1 研究目标

1．3．2 研究内容

第二章 GPS基线解算原理

2．1 概述

2．2 精密定位

2．2．1 单差

2．2．2 双差

2．2．3 三差

2．3 整周模糊度求解技术

2．3．1 LAMBDA算法

2．4 测量误差

2．4．1 卫星时钟误差

2．4．2 卫星星历误差

2．4．3 电离层延时

2．4．4 对流层延时

2．4．5 多路径效应

2．4．6 接收机噪声

2．5 周跳探测

2．5．1 高次差法

2．5．2 多项式拟合法

2．5．3 电离层残差法

2．5．4 相位／伪距组合法

2．5．5 算例分析

2．6 时间及坐标系统

2．6．1 时间系统

2．6．2 坐标系统

2．7 本章小结

第三章 数据通信基础

3．1 计算机网络及其协议

3．2 C／S结构

3．3 Socket(套接字)

3．3．1 套接字引入

3．3．2 端口

3．3．3 WinSock编程基础

3．3．4 Java中Socket编程基础

3．4 本章小结

第四章 服务器端的开发

4．2．1 RINEX格式导航电文

4．2．2 观测值文件

4．2．3 文件读取模块实现

4．3 单点定位实现

4．3．1 GPS卫星位置计算

4．3．2 单点定位

4．4 双差观测方程建立及求解

4．4．1 方程线性化

4．4．2 法方程的组成与求解

4．4．3 实现流程

4．5 模糊度固定

4．5．1 整周模糊度估计：变换

4．5．2 整周模糊度估计：搜索

4．5．3 模糊度固定算法流程

4．5．4 基线质量

4．5．5 算例分析

4．6 GPS网平差

4．6．1 GPS网平差误差方程式

4．6．2 权矩阵

4．7．1 概述

4．7．2 选权迭代法

4．7．3 算例分析

4．8 服务器端整体实现

4．8．1 实现流程

4．9 本章小结

第五章 客户端应用程序开发

5．1 Android功能特性

5．2 Android系统架构

5．3 设置Android开发环境

5．4 客户端应用程序开发流程

5．5 客户端应用程序实现及测试

5．6 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 本文的主要工作

6．2 问题与展望

致谢

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果