BDS/GPS相对定位算法研究及其在滑坡监测中的应用

摘要

北斗卫星导航系统是我国独立建设和发展的全球卫星导航系统，是继 GPS、GLONASS、GALILEO之后的第四大全球卫星导航系统。研究BDS定位算法，使其能更好的为用户提供服务，具有现实意义。随着GPS、GLONASS、GALILEO、BDS系统建设及现代化完成，多系统组合定位突显出优势，已成为导航定位研究的热点。在GNSS高精度定位技术中，由于相对定位时同步观测的两站所受到的许多误差是大体相同的，可通过差分的方式消除或大幅度削弱，从而获得高精度定位结果，已成为精密定位的主要作业方式。
　　本文在对BDS/GPS相对定位理论研究基础上，重点研究了BDS短基线相对定位算法以及BDS/GPS组合定位关键技术，并将BDS单系统及BDS/GPS组合系统相对定位技术应用于泾阳滑坡监测。本文主要研究内容及结论如下：
　　（1）针对BDS载波相位相对定位中周跳探测问题，深入分析了MW组合法及电离层残差法两种周跳探测方法，采用 BDS实测数据进行验证。结果表明：两种方法都存在不敏感周跳，因此，需要联合两种方法彻底探测周跳。
　　（2）详细介绍了相对定位算法中模糊度参数估计及 LAMBDA模糊度解算相关理论，并推导了应用序贯最小二乘平差进行法方程叠加时，模糊度参数发生变化的处理方法。通过BDS实测数据进行相对定位解算，结果表明：在短基线条件下，BDS相对定位精度平面优于1.1cm，高程优于3.5cm，达到厘米级定位精度。
　　（3）针对BDS/GPS组合定位关键问题，分析了BDS/GPS的时间系统、坐标系统及两个系统间频率差别。分别推导了两个系统在坐标域、法方程域、观测方程域组合的相对定位函数模型，从理论分析得出法方程域与观测方程域组合是等效的。研究分析了BDS/GPS基于高度角的先验定权方法及Helmert验后方差分量估计定权方法。最后，利用实测数据分析了采用高度角先验定权结合Helmert验后方差估计定权法与仅采用高度角先验定权法的定位精度，结果表明：前者较后者定位精度在 E、N、U方向均有所提高。
　　（4）将 GNSS相对定位技术应用于泾阳南塬庙店滑坡中，并与全站仪变形监测结果进行对比。结果表明，GNSS与全站仪监测结果一致。组合系统定位精度在水平和高程方向上均优于单系统，BDS、GPS单系统定位精度基本一致。在短基线条件下，BDS相对定位技术可独立应用于滑坡变形监测中，可靠性高。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究思路与技术路线

1.4 研究内容

第二章 GNSS相对定位理论基础

2.1 相对定位数学模型

2.2 GNSS主要误差源及改正方法

2.3 周跳探测理论与方法

2.4 本章小结

第三章 BDS/GPS单系统相对定位解算及精度分析

3.1 参数估计理论与方法

3.2 LAMBDA模糊度解算理论

3.3 BDS/GPS相对定位算法流程及核心代码实现

3.4 算例分析

3.5 本章小结

第四章 BDS/GPS组合相对定位解算及精度分析

4.1 BDS/GPS组合相对定位关键技术

4.2 BDS/GPS不同组合域相对定位函数模型

4.3 BDS/GPS相对定位随机模型研究

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第五章 BDS/GPS相对定位在滑坡灾害监测中的应用探讨

5.1 BDS/GPS相对定位技术在滑坡灾害监测中的应用

5.2 滑坡监测实例

5.3 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢