GPS动态载波相位测量技术研究及应用

摘要

目前GPS的发展趋势表明，动态定位比静态定位具有更加广阔的应用天地，而只有载波相位差分技术才能满足实时高精度定位的要求。因此，积极开展动态定位理论的研究，解决GPS动态载波相位测量技术中的关键问题，对进一步拓展GPS技术的应用有重要意义。 本文在分析讨论GPS载波相位测量误差来源及动态系统可靠性理论的基础上，研究了载波相位动态定位中整周模糊度确定、周跳探测与修复的问题，同时探讨了RTK测量技术及在线路工程测量中的应用。主要内容如下： （1）论述了GPS观测中的各种误差来源和影响规律，分析了载波相位观测值差分形式和双频载波相位观测值线性组合及应用特点，并讨论了载波相位动态相对定位的差分改正方法以及坐标转换等问题。 （2）深入研究了动态系统的可靠性和粗差探测方法，把粗差探测算法应用于GPS动态定位系统，并用试验验证了算法的有效性。 （3）讨论了整周模糊度实时解算方法（OTF），分析了加速模糊度搜索的方法。分析了双频P码伪距法、模糊度函数法、最小二乘搜索法、模糊度协方差法的原理，并总结了它们各自的优缺点和适用范围。在此基础上探讨了一种改进的整周模糊度动态快速解算方法，这种方法结合了最小二乘分组搜索方法和整数高斯变换方法，减少了备选整周模糊度的组合数，并通过采用4种检验方法来剔除不正确的模糊度组合，从而能以较短的时间和较高的可靠性解算出正确的整周模糊度。 （4）探讨了周跳探测检测量的构造，分析了用于GPS动态定位的双差检测量、电离层残差检测量和载波伪距组合检测量的数学模型和应用特点。深入研究了高次差法、多项式拟合法、电离层残差法和伪距载波相位组合法等4种周跳探测与修复方法的数学模型，并从采样率的角度出发，用算例对这4种方法探测和修复周跳的能力进行了分析，总结了它们的应用特点。 （5）阐述了RTK技术的原理、作业模式和系统构成，全面分析了影响RTK作业精度的各种因素，并讨论用相应的方法来消除或减弱这些因素的影响。探讨了RTK在线路工程测量中的应用情况，并用实例进行了分析。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1引言

§1.2研究背景与意义

§1.3本文主要研究内容

第二章GPS动态载波相位测量和可靠性分析

§2.1GPS定位的基本观测量及误差分析

§2.2GPS载波相位线性组合

§2.3载波相位动态相对定位及坐标转换

§2.4GPS动态测量可靠性分析

§2.5本章小结

第三章整周模糊度解算方法研究

§3.1概述

§3.2整周模糊度的静态解算方法

§3.3整周模糊度实时解算方法（OTF）研究

§3.4一种改进的整周模糊度动态快速解算方法探讨

§3.5本章小结

第四章周跳探测与修复方法研究

§4.1周跳的产生

§4.2周跳探测检测量的构造

§4.3周跳探测与修复方法研究

§4.4不同采样率对周跳探测的影响分析

§4.5本章小结

第五章GPS RTK测量技术及应用

§5.1GPS实时动态定位

§5.2GPS实时动态测量系统及影响作业精度的因素

§5.3GPS RTK在线路工程测量中的应用

§5.4本章小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

附录