基于精密星历的GPS相对定位算法设计与实现

摘要

传统的GPS单点定位是利用从空中接收到的广播星历提供的卫星轨道参数和卫星钟修正值以及测码伪距来定位的，该方法要求比较低，只需要一台GPS接收机就能获得WGS-84坐标系下的接收机位置坐标。但广播星历解得的卫星位置会与实际位置偏差数米至数十米，卫星钟修正值的误差一般为±20ns。精密星历是由一个全球的GPS服务组织提供的有关高精度卫星位置的文件，相对于广播星历能提供更高精度的卫星位置和卫星钟差，而该文件的更新有一定延时性。
　　本文所研究的课题是来源于实习公司的一个预研项目，该项目主要为利用精密星历进行接收机定位的实时研究。精密星历可提供精密的卫星位置文件，大大提高GPS定位的精度，但由于其延时性无法满足需要进行实时精确定位的应用环境。文中把利用精密星历进行的绝对定位与相对定位进行组合定位过程，在求出绝对定位结果后，可以实时利用相对定位计算定位结果，这样既可以实时的得到定位结果，并且定位结果的精度也比较高。
　　本文利用精密星历中的精密卫星位置和精密钟差与传统GPS单点定位中的测码伪距相结合的绝对定位方法来计算接收机坐标的位置。这样做的优点是操作流程简便并且计算量较精密定位小，又保证了最后的解算结果的精度高于传统的GPS单点定位。其中本文采用了拉格朗日插值法能够从原本间隔为15min的卫星位置和卫星钟差中计算出当天任意时刻的卫星位置和卫星钟差，这样保证了在接收机接收卫星数据的特定时刻能够获得该时刻的卫星位置。该方法易于实现且时间耗费小并保证了该位置的精确度。除精密星历外，本文还通过广播星历和RINEX格式的卫星星历两种方法来计算卫星的位置，并将这三种方法计算的结果进行对比，验证了精密星历所提供的卫星位置的较高精确性。
　　在相对定位的研究中，利用绝对定位结果中求解得到的接收机位置，并计算已知接收机位置与未知接收机位置之间的向量，进而对未知接收机进行定位。该过程是实时求解，在已知基准站接收机的位置坐标后可以很快的求出其他接收机的位置坐标。其中对两台接收机位置向量的解算过程是重点，称为基线向量解算。本文采用了LAMBDA算法和整数最小二乘两种方法对比了基线向量解算中整周模糊度的求解结果，验证了LAMBDA方法在保证计算结果精度不降的基础上提升了计算的速度。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

第二章 精密星历与伪距观测介绍

2.1 IGS精密星历介绍

2.2 伪距的获取

2.3 GPS各种误差

2.4 本章小结

第三章 基线解算中的载波相位观测

3.1 基线解算过程介绍

3.2 载波相位观测

3.3 整周模糊度解算方法概述

3.4 本章小结

第四章 基于精密星历的载波相位定位过程

4.1 精密星历求解卫星位置

4.2 两种整周模糊度计算方法

4.3 非空间相关误差分析

4.4 本章小结

第五章 测试数据结果分析

5.1 精密星历与广播星历差值测试结果

5.2 不同整周模糊度求解方法对比

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢

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