基于OEM板的差分GPS定位系统的研究与实现

摘要

GPS(全球定位系统)由于其高效率、全球性、全天候等诸多优点而在测量、导航定位等领域得到了广泛的应用。随着应用的深入,人们对采用GPS技术进行测量、定位提出了越来越高的精度要求。一系列能提高GPS定位精度的增强技术应远而生,其中最基本的就是差分GPS技术。由于GPS测量具有较强的空间和时间相关性,差分GPS技术是通过对测站间、星间或者历元间的观测量求差,从而削弱甚至消除观测量中的公共误差,以提高测量定位的精度。由于差分GPS设备价格昂贵,而GPS-OEM(原始设备制造商)板价格低廉、使用灵活,采用OEM板进行差分GPS定位的研究具有较大的实用性。
　　 本文采用法国泰雷兹公司生产的AC-12 GPS-OEM板作为基准站接收机,对差分GPS技术的几个关键问题进行了研究和探讨,并编写了相应的程序,实现了一个简易的差分GPS定位系统。具体研究内容如下:1.探讨了单点定位技术的原理和误差来源,分析了差分GPS技术对于误差项的改正,对比了位置差分、伪距差分、相位平滑伪距差分和载波相位差分的原理、模型和各自的优缺点。2.研究了AC12 OEM板的原始数据格式和GPS数据处理通用的RINEX数据格式,并编程实现OEM原始数据向RINEX格式数据的转换。3.研究了分别采用广播星历和精密星历计算卫星位置和卫星钟差的方法。4.在MATLAB7.0平台上编写相应的程序,实现亚米级伪距差分定位,并通过大量实验证实程序的有效性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 研究背景和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文主要内容和结构安排

第二章 差分GPS技术

2.1 GPS伪距单点定位

2.1.1 观测量

2.1.2 伪距观测方程

2.2 GPS测量误差来源

2.2.1 与GPS卫星有关的因素

2.2.2 与信号传播有关的误差

2.2.3 接收机本身的误差

2.3 差分GPS定位原理

2.4 差分GPS定位的分类

2.4.1 位置差分

2.4.2 伪距差分

2.4.3 相位平滑伪距差分

2.4.4 载波相位差分

2.5 本章小结

第三章 OEM板特性及数据的标准化

3.1 AC12 GPS-OEM板

3.1.1 AC12技术参数

3.1.2 AC12 OEM原始数据格式

3.1.3 AC12接口

3.2 RINEX标准数据格式

3.2.1 观测数据文件

3.2.2 导航电文文件

3.2.3 气象数据文件

3.3 本章小结

第四章 卫星坐标及钟差计算

4.1 GPS广播星历及卫星坐标计算

4.1.1 GPS广播星历参数

4.1.2 广播星历计算卫星位置

4.1.3 算例—广播星历计算卫星坐标

4.2 IGS精密星历及轨道标准化

4.2.1 精密星历

4.2.2 卫星轨道的标准化

4.2.3 算例—精密星历插值与拟合

4.3 卫星钟差计算

4.3.1 广播星历计算卫星钟差

4.3.2 精密卫星钟差

4.4 本章小结

第五章 程序设计与实验

5.1 MATLAB简介

5.2 功能模块设计

5.2.1 数据接收与转换模块

5.2.2 文件读取模块

5.2.3 卫星位置及钟差计算模块

5.2.4 测站位置解算模块

5.3 实验与精度分析

5.3.1实验数据

5.3.2 数据处理与精度分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果