联动目标的北斗高精度定位技术研究与应用

摘要

在GNSS的高精度应用中，基于载波相位模糊度解算的RTK技术广泛应用于工程测量与放样、石油物探测量、飞机的精密进场等场合。但在某些应用中，基准站无法固定（例如空中或者海面上），此时这种基准站位置固定的模式便不能满足应用要求。动动定位指的是两个动态目标间的相对定位，在动动定位中，只需要确定基准站和流动站之间的相对位置以及相对的姿态信息，并不关心流动站的绝对坐标。联动目标定位是指在动动定位的基础上，对多个（两个以上）移动目标在同一时刻进行解算的相对定位。本文针对联动目标定位中观测条件复杂、卫星信号易失锁等问题，利用北斗三频组合的优势，采用三频单历元固定模糊度的方法进行多基线整网解算，并通过实测数据验证了算法的可行性，其主要研究内容和工作包括: (1)介绍了三频单历元模糊度固定的研究现状和背景，本文针对短基线联动目标定位，选取最优的三频相位组合观测值，采用基于几何模型的三步法解算模糊度。 (2)分析了多基线与单基线解算模式的区别，详细叙述了星型网的多基线解算模式及其优势，研究其随机模型以及取值方法，通过法方程叠加求解模糊度浮点解。使用LAMBDA方法搜索固定时，采用部分模糊度固定的方法，提高模糊度搜索与固定效率。 (3)采集三个联动目标的定位数据。将本文的北斗三频单历元多基线解算方法与PNW软件解算结果进行对比，同时也与单基线解算进行比较。实验结果表明，多基线解算结果略优于单基线解算结果，但对定位精度的提高有限。在多目标动动定位中，多基线解算模式考虑了测站间的相关性，只需n-1条独立基线（n为测站数）即可进行整网解算，同时不需要单基线解算模式中网平差的过程，提高了定位的可靠性和解算效率。

目录

声明

摘要

1绪论

1．1联动目标定位技术研究背景

1．2研究意义

1．3国内外研究现状

1．4本文的研究内容

2 GNSS差分定位理论基础

2．1差分观测值

2．1．1单差观测值

2．1．2双差观测值

2．1．3三差观测值

2．1．4观测值线性组合

2．2误差源

2．2．1与卫星有关的误差

2．2．2与接收机有关的误差

2．2．3与信号传播有关的误差

2．3数据预处理

2．3．1 M-W组合法

2．3．2电离层残差法

2．4参数估计

2．4．1最小二乘法

2．4．2卡尔曼滤波

3动动定位数学模型

3．1基本定位模型

3．1．1单点定位

3．1．2相对定位

3．1．3基准站坐标偏差对动动定位的影响

3．2动动差分定位观测模型线性化

3．2．1流动站坐标改正数形式

3．2．2基线向量改正数的形式

3．3动动定位AROF模糊度解算

3．3．1经典模糊度搜索法

3．3．2动态卡尔曼滤波

3．3．3附有约束条件的模糊度解算法

4联动目标定位解算方法

4．1北斗三频单历元动态模糊度解算法

4．1．1北斗三频相位组合观测

4．1．2北斗三频实时动态模糊度确定方法

4．1．3常用模糊度确认方法

4．2联动目标整网解算法

4．2．1多基线解模式(Multi-Baseline Mode)

4．2．2联动目标自适应组网策略

4．2．3整网解算随机模型

5联动目标北斗高精度动动差分算法验证

5．1联动目标动动定位精度检测方法

5．2联动目标的北斗短基线动动定位算例

5．2．1静态基线实验

5．2．2动态基线实验

6结论

参考文献

致谢