GPS-PPK精密星历内插与外推方法研究

摘要

RTK是基于载波相位观测值的实时动态定位技术，它通过建立参考站与移动站之间的无线通信链来获取运动目标的实时位置，在GPS研究应用领域中具有重要的地位。在对实时性没有要求的定位中，可以采用GPS动态定位后处理（PPK），这是一种利用载波相位观测值进行事后处理的动态相对定位技术，它不需要配备实时数据通信链，可以将采集到的数据带回室内进行处理，观测方便。
　　GPS动态后处理相对于实时动态定位的优势不仅仅在于避免了差分信号传输过程中可能发生的各种问题，更精密的误差修正模型和精密星历的使用也使得动态定位后处理在精度方面更具优势。IGS站给出的精密星历的历元间隔为15min，其基本内容是卫星位置以及卫星钟差，而在实际应用中我们需要10s、5s、1s甚至更高的采样率，就必须对精密星历进行插值以满足用户需求，因此，在动态定位后处理中，采用合适的内插模型来提高精密星历内插精度是降低测量误差的重要手段。
　　本文简单介绍了GPS动态定位后处理的研究现状及原理，并对降低测量精度的误差项及修正方法进行了阐述，同时论述了Lagrange插值、Newton插值以及Chebyshev插值模型原理与计算公式。针对以上三种插值方法在精密星历插值应用中出现龙格现象的问题，采用了滑动式插值算法进行了改进，通过在MATLAB上编程实现各类模型并对各类模型的结果进行比较。本文的主要工作如下：
　　（1）精密星历内插的研究：重点针对Chebyshev插值法，从插值阶数与样本点个数的关系、待插值点位置、插值阶数、插值间隔等角度进行了研究，并通过算例分析了三种模型的精度，证明了滑动式插值算法得出的结果满足GPS动态定位后处理的要求，并且插值阶数相同时插值精度也相同；在插值效率方面，Chebyshev多项式最优，其次是Newton多项式，Lagrange多项式最低。
　　（2）精密星历外推的研究：针对滑动式插值算法存在插值盲区的问题，采用先外推后内插法进行解决时，利用三种插值模型对精密星历进行了简单的外推，从多项式阶数、外推历元长度等角度进行研究，分析了三种算法得出，外推精度与多项式阶数的选取有关，并且随着外推历元长度的增加而降低。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要工作及安排

第2章 GPS动态定位后处理的原理及误差分析

2.1 GPS动态定位后处理的原理

2.2 动态定位后处理的误差来源及其减弱措施

2.3动态定位后处理数据预处理

2.4 本章小结

第3章 GPS 卫星星历

3.1 广播星历

3.2 精密星历

3.3 星历误差对定位精度影响

3.4 本章小结

第4章 精密星历插值模型介绍

4.1 Lagrange插值模型

4.2 Chebyshev插值模型

4.3 Newton插值模型

4.4 滑动式插值模型

4.5 本章小结

第5章 精密星历插值精度分析

5.1 Chebyshev插值精度分析

5.2 Lagrange插值精度分析

5.3 三种插值模型精度对比分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

个人简历、攻读硕士期间发表的学术论文与参加的科研项目

致谢