GPS非差相位精密单点定位方法与实现

摘要

GPS非差相位精密单点定位是利用GPS卫星精密星历及精密卫星钟差，以单台双频GPS接收机采集的非差相位数据作为主要观测值来进行单点定位计算，其精度可达分米级甚至厘米级。本文系统地研究了GPS非差精密单点定位理论，分析了非差定位中技术难点，探讨了其关键技术问题，包括其参数估计、误差随机模型确定、非差数据预处理等。本文主要研究内容及结论如下： 1．研究了利用切比雪夫多项式和拉格朗日多项式求解出观测时刻卫星坐标和卫星钟差，计算结果表明卫星坐标达到了厘米级精度，卫星钟差改正达到了亚纳秒级精度，满足了精密单点定位的需求。 2．探讨了用于精密单点定位的三种定位模型：传统模型、UofC 模型和无模糊度模型；并分析了 GPS 非差相位精密单点定位需要顾及的误差源及消除或削弱其影响的方法。 3．分析比较了两种精密单点定位的参数估计方法：卡尔曼滤波法和最小二乘法。研究结果表明最小二乘法一般只适合GPS定位数据的事后处理，而卡尔曼滤波法更适合GPS动态定位的数据处理。 4．研究分析了对流层延迟和接收机钟差的随机模型。采用随机游走过程模拟对流层延迟残差随机变化；考虑到接收机钟差变化比较大，利用高阶多项式模拟其变化较复杂，因此采用白噪声过程描述接收机钟差随机过程。 5．分析探讨了GPS非差相位精密单点定位中数据预处理，它包括周跳探测与修复、野值点的剔除、初始整周模糊度确定及相位平滑伪距等，是定位结果高精度的重要保证。 6．设计开发了GPS非差相位精密单点定位软件，并分析计算了IGS跟踪站bjfs、 wuhn、guao 等站2006年1月1 日观测数据。结果表明，经过初始化完成后，定位结果在X、Y、Z 方向优于0.5米。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1引言

§1.2 GPS非差相位精密单点定位技术的研究现状

§1.3本文的主要研究内容

第二章GPS非差相位精密单点定位原理

§2.1三种精密单点定位模型

§2.2主要误差源及其改正模型

§2.3本章小结

第三章GPS非差相位精密单点定位的算法研究

§3.1参数估计方法

§3.2参数随机模型

§3.3非差GPS数据预处理

§3.4 GPS非差相位动态定位中的质量控制过程

§3.5本章小结

第四章GPS非差相位精密单点定位的算法实现与试验结果分析

§4.1精密单点定位软件的设计开发

§4.2伪距观测值精度分析

§4.3 GPS非差相位精密单点定位结果分析

§4.4本章小结

第五章总结与展望

§5.1本文的主要结论及认识

§5.2展望

主要参考文献

致谢

附录