北斗/GPS精密单点载波相位整周模糊度固定的关键技术

摘要

精密单点定位技术是利用卫星精密星历和精密钟差数据以单台接收机在全球范围内进行动态或者静态的方式独立作业，并且可以直接获得精密或者高精度位置信息。与常规的多站辅助高精度相对定位相比，其作业方式简单，不需要布站可以减少成本，服务范围更加广，代表着卫星导航定位技术的发展方向，已成为导航定位领域热点技术之一，广泛应用于GNSS气象观测、地壳变形、精密授时、卫星定轨等领域。目前，GPS实时精密单点定位已进入试用阶段，随着我国北斗卫星导航系统的快速发展和完善，北斗系统将来也必将在全球范围内应用精密单点定位技术。 本文主要研究北斗/GPS精密单点载波相位整周模糊度固定的方法。详细介绍了非差精密单点定位技术的理论原理，主要包括定位方程的模型、定位过程中各类误差模型的建立和误差消除的方法。针对观测定位方程中观测值的异常和状态方程建立不准确情况，着重介绍了卡尔曼滤波与参数估计的方法并详细阐述了抗差自适应卡尔曼滤波。在模糊度固定之前，通常是需要先进行载波周跳检测与伪距平滑获取连续平滑的观测数据，本文介绍了常用的周跳检测方法并加以改进取得了良好的效果，同时分析了单频双频的伪距平滑的数学方法。对于整周模糊度的搜索，论述了 LAMBDA方法、经典置信搜索和Bootstrap方法的原理，并对LAMBDA方法作以改进，探讨了LAMBDA方法、经典置信搜索、改进后的LAMBDA在精密单点定位中的应用。 针对非差精密单点定位中误差难以消除导致整周模糊度难以固定为整数值，着重探讨了一种星间单差小数分离偏差的方法（FCBs），重点讨论了求取卫星星间的载波未标较小数偏差值的估计方法。 采用C语言在MicrosoftVisual studio2010平台上编写了北斗/GPS精密单点定位数据解算程序，选取了亚太地区多个测站有，CUT0、CUT1、CUT2、CUTA、CUTB、MRO1、NNOR、GMSD，时间为2014年05月04日（DOY124），利用武汉大学公布的精密星历和精密钟差，进行北斗/GPS单系统双系统精密单点定位数据处理，验证了程序的正确性，取得了一些现阶段有益的结果。

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第一章 绪论

§1.1 课题的研究背景

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文研究目的及主要内容

第二章 EKF参数估计

§2.1 标准卡尔曼滤波

§2.2 抗差自适应卡尔曼滤波

§2.3 数据处理

§2.4 本章小结

第三章 周跳检测与伪距平滑

§3.1 周跳检测

§3.2 载波平滑伪距

§3.3 本章小结

第四章 LAMBDA方法整周固定

§4.1 LAMBDA方法

§4.2 LAMBDA改进算法

§4.3 实例验证

§4.4 本章小结

第五章 精密单点定位

§5.1 定位模型

§5.2 误差分析

§5.3 星间单差模型

§5.4 FCBs的估计方法

§5.5 定位精度与收敛性分析

§5.6 本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文工作总结

§6.2 未来的工作和展望

参考文献

致谢

主要研究成果