GPS虚拟参考站观测值反演关键技术研究

摘要

GPS虚拟参考站(Virtual Reference Station，简称VRS)是近年来发展的一种高精度的GPS网络差分定位技术。该技术具有覆盖面广、定位精度高、可靠性强、可实时提供厘米级定位、可降低用户成本等优点，有效地克服了常规RTK存在的缺陷，具有广阔的市场应用前景。本文以国土资源部科技项目为依托，对该技术核心数学模型进行深入的研究，研发出具有自主知识产权的软件产品。 1.在深入分析VRS系统数据预处理原理的基础上，程序实现了卫星位置的计算、周跳探测与修复、误差改正及共视文件的形成。计算出的卫星位置与IGS精密坐标基本一致，周跳探测与修复结果也与理论值相同。 2.针对VRS基站间距离较长的特点，设计了一种改进的中长基线模糊度解算模型。实验统计结果表明模糊度一般在150秒左右就可以准确固定，并且均能满足网络解为零这一必要条件。 3.推导了基于VRS的虚拟参考站伪距P码虚拟数学模型。实验分析表明，该模型多站模拟效果比单站好，网内比网外好，并且网内多站模拟误差在1.5米左右。在模糊度网络解正确固定的基础上，用低阶曲面模型内插出的电离层、对流层延迟与实际值误差不大于4厘米。进一步建立了虚拟参考站载波相位虚拟模型，测试表明无论在模糊度固定还是在定位精度上，该模型都优于常规RTK。 4.将上述算法程序实现，并嵌入到课题组研发的“VRS数据处理中心”系统软件中。以在某试点地区12个小时的测试数据为对象，分别从系统的可用性和定位精度两方面验证了本文所研究的数学模型是可行、可靠的。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1引言

1.2基于VRS的网络PTK系统概述

1.3网络RTK国内外研究现状

1.4本文研究的主要内容

第二章基于VRS的GPS数据预处理

2.1主要误差分析及改正

2.2GPS卫星WGS-84坐标信息计算

2.3周跳探测与修复模型

2.4基于VRS的共视文件生成

2.5本章小结

第三章 基于VRS的中长基线模糊度在线固定模型

3.1线性组合模型优缺点分析

3.2 LAMBDA算法简介

3.3适用于VRS的一种改进的模糊度固定模型

3.4模型测试与分析

3.5本章小结

第四章 基于VRS的伪距P码虚拟模型研究

4.1伪距码虚拟的数学模型

4.2数据测试

4.3精度与误差分析

4.4本章小结

第五章 基于VRS的载波相位虚拟模型研究

5.1双差电离层、对流层网络内插模型与实验

5.2载波相位虚拟数学模型

5.3可靠性与定位精度实验分析

5.4本章小结

第六章 系统集成与测试

6.1数学模型实现

6.2软件总体框架

6.3运行测试

6.4本章小结

第七章结束语

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文