GPS数据处理系统软件开发与研究

摘要

本文对非差GPS精密单点定位与基线解算两部分理论内容做了比较全面详细的研究，包涵GPS双频载波相位观测数据预处理、精密星历内插、定位解算方法等。
　　在非差精密单点定位解算部分，详细论述了当前能够有效实现的双频载波相位与伪距组合观测值、误差来源及其改正模型的应用、数据预处理过程中的粗差剔除与周跳探测修复、卫星三维坐标细化和卫星钟差估算、卡尔曼滤波参数估计方法与程序实现等；在基线解算方面，文中详细论述了基于双差观测值的基线解算模型及其观测方程线性化和以最小二乘为准则的基线向量解算过程。
　　开发出一款集静态精密单点定位功能与基线解算功能于一体的系统软件是本文工作的主要目的。基于vb.net开发语言，综合解决各项误差改正，本系统软件“V-PPP”成功实现了精密单点定位解算和单基线解算功能，且可视性强，操作简便。在精密单点定位功能方面，实现了采用Saastamoinen模型结合Niell投影函数对对流层天顶延迟进行改正，采用Melboure-Wubbena组合观测值和消电离层LC组合观测值探测修复周跳，采用卡尔曼滤波估计参数的方法对所有历元数据进行单点定位解算；在基线解算功能方面，以经过单点定位解算处理后的数据为基础，提取出测站相同观测时间段内的共视信息，通过对共视数据进行站际、星际双差处理，采用取整法确定双差值整周模糊度，并以最小二乘为准则进行单基线解算。故本系统软件的基线解算功能需基于本软件的单点定位解算功能来实现。
　　基于本系统软件，利用位于全球各大洲的IGS站不同时刻的观测数据和广西CORS系统位于桂林区域内的多个连续运行参考站的观测数据，进行实际解算，与各站点的真值比较，实事求是分析得到关于本系统软件“V-PPP”以下几点结论：
　　本系统软件在事后单点定位解算时收敛所需观测时间平均为1.5~2.5小时。
　　本系统软件的精密单点定位功能基本适用于全球各位置的事后 GPS单点点位解算，在亚洲以外地区其平均事后单点定位精度为0.4m，在我国局部区域（广西）范围内其平均事后单点定位精度在0.02m~0.16m之间。
　　当以基准站坐标真值作为起算数据时，软件基线解算向量误差多数在3cm~10cm之间，点位坐标精度最优可达到1cm甚至毫米级；当基准站坐标以经本软件精密单点定位解算所得的坐标值作为起算数据时，软件基线向量误差最大会达到20cm，点位坐标精度最优为厘米级。

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第一章 概述

1.1 引言

1.2 GPS 数据处理系统软件发展现状

1.3 IGS 产品概述

1.4 本文研究内容与意义

第二章 非差精密单点定位理论与方法

2.1 卫星定位观测方程及非差组合观测值

2.2 精密单点定位误差来源及改正模型

2.3 GPS 双频非差组合观测值周跳探测与修复

2.4 精密星历内插

2.5 参数估计方法

第三章 GPS 基线解算

3.1 基线解算模型

3.2 基线解算

3.3 精度评定

第四章 软件程序设计

4.1 系统软件构成

4.2 系统软件数据处理策略

4.3 精度评定

4.4 系统软件使用介绍

第五章 系统软件解算试验结果与分析

5.1 同时刻全球不同站点分析

5.2 同站点在同一年的不同季节分析

5.3 同站点在同一天的不同时段分析

5.4 基线解算对比分析

第六章 总结与展望

参考文献

附 录

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