广义延拓插值法在GPS数据处理中的应用研究

摘要

近十几年来GPS迅速发展，在很多方面已被广泛应用，在测绘领域更是发挥着独特作用。利用IGS提供的精密星历和精密钟差，可以实现高精度定位和定轨，这使得GPS在确定卫星轨道、监测电离层和对流层中的工作中发挥了举足轻重的作用。但IGS仅提供15分钟、5分钟间隔的精密星历和钟差，而在实际的应用中，采样间隔一般为15秒、10秒，甚至更密，因此必须采用插值或拟合的方法将IGS精密星历和钟差内插到需要的间隔。此外，GPS高程拟合也是GPS测量数据处理的重要方面，国内外为此做了许多研究。 广义延拓法是在插值法和拟合法的基础上，发展起来的一种插值方法，具有格式规范简单，不需要增加自由度类型和规模，运用原有结点和自由度就可以提高精度的优点。 本文采用广义延拓法进行卫星精密星历插值、卫星精密钟差插值和GPS高程转换。通过实际的算例，分析插值精度和三个参数取值之间的关系，并将结果和其他常用插值拟合方法的结果进行比较，得到以下结论： 1、广义延拓法精度与三个参数的取值有着密切的关系。在精密星历插值和精密钟差插值中，当三个参数分别为5、11、10和2、8、3时，即可取得理想的结果； 2、不同卫星精密星历插值精度基本一致，而精密钟差插值精度则有着很大的差别，时间的变化对精密星历和精密钟差插值结果没有影响； 3、利用广义延拓法进行GPS高程转换后，各个分区之间不存在台阶性的突变，无需再进行处理； 4、通过对广义延拓法和其他常用方法处理结果的比较，可以看出广义延拓法有着较高的精度，完全适合于进行卫星精密星历插值、卫星精密钟差插值和GPS高程转换。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1全球定位系统简介

1.2国内外研究现状

1.3本文主要的研究内容

第二章广义延拓插值法简介

2.1设计理念

2.2数学模型

2.3求解方法

第三章应用广义延拓法加密GPS卫星精密星历

3.1卫星轨道在GPS定位中的意义

3.1.1轨道误差对定位精度的影响

3.1.2影响卫星轨道的因素

3.2 GPS卫星星历

3.2.1 GPS广播星历

3.2.2 IGS精密星历

3.3卫星精密星历插值的主要方法

3.4精密星历预处理

3.5精密星历插值算例分析

3.6本章小结

第四章基于广义延拓法的GPS卫星精密钟差插值

4.1卫星钟差

4.2卫星精密钟差插值的主要方法

4.3卫星精密钟差插值算例分析

4.4本章小结

第五章广义延拓法在GPS高程转换中的应用

5.1水准面、大地水准面、似大地水准面的概念

5.2高程系统

5.2.1国家高程基准

5.2.2大地高系统

5.2.3正高系统

5.2.4正常高系统

5.3 GPS高程拟合

5.3.1 GPS高程拟合原理

5.3.2 GPS高程分类

5.3.3 GPS高程拟合方法

5.4拟合模型的适用性与精度分析

5.4.1拟合模型的适用性分析

5.4.2拟合模型的精度分析

5.5基于广义延拓法的GPS高程转换方法

5.5.1概述

5.5.2数学模型的构造

5.5.3三角剖分的规则

5.5.4具体的数据处理过程

5.6 GPS高程转换算例分析

5.6.1测区1

5.6.2测区2

5.7本章小结

第六章总结和展望

6.1论文研究内容总结

6.2后续工作展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的主要研究成果