附有平面约束的整周模糊度解算方法研究

摘要

在GPS定位中，整周模糊度的解算是实现精密定位的关键，快速准确的求解整周模糊度对提高定位精度，缩短定位时间都有重大的意义。通过增加约束条件，可提高单历元解算模糊度的可靠性。因此本文尝试附加平面约束条件对双差整周模糊度进行单历元解算，最后通过实验验证该算法的可行性并分析其解算效果。本文主要工作有以下几个方面:
　　1.首先以GPS测量的基本原理为基础，重点介绍GPS相对定位技术，分析了GPS相对定位中单差、双差的定位原理及其特性，比较各种相位观测值线性组合的特点与应用;同时对GPS观测文件的预处理作了简要说明，为后面的实验方案设计和卫星数据处理做准备。
　　2.研究了解算模糊度的相关理论和方法，对几种典型的模糊度搜索方法作了说明，如模糊度函数法，最小二乘搜索法，最小二乘降相关法(LAMBDA)等，并对它们的优缺点作了比较说明，文中主要使用最小二乘算法求解模糊度的浮点解和使用LAMBDA法进行整周模糊度的搜索。
　　3.针对GPS单历元定位中条件数有限，浮点模糊度最小二乘解的精度差，整周模糊度难以正确固定，本文采用加入空间平面作为约束条件，利用坐标参数与模糊度参数之间的约束关系，改善浮点模糊度的解算精度，减小整数模糊度的搜索空间。文中利用多种解算方法结合约束条件对载波相位整周模糊度进行单历元求解，并且利用不同基准站下的实测数据验证平面约束条件下的模糊度解算的改进效果，数据处理中利用组合观测值在解算整周模糊度中的优势，首先固定宽巷组合的模糊度，再利用宽巷模糊度和约束条件，分别固定L1,L2模糊度，最终实现单历元定位。验证了约束条件可行后，进一步尝试双基站下的动态定位，通过增加基准站，有效增加了观测量总数，并且合理利用基准站和流动站间的基线闭合关系，把静态基准站间的解算结果，引入到动态定位，以提高整周模糊度固定的成功率和可靠性，同时也有利于解算坐标的修正。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 GPS系统概述

1．1．2 GPS的发展趋势

1．2 整周模糊度概述及研究现状

1．3 研究内容及意义

第2章 GPS定位原理

2．1 GPS基本观测方程

2．1．1 伪距观测方程

2．1．2 载波相位观测方程

2．2 GPS观测值的线性组合

2．2．1 组合标准

2．2．2 常用的线性组合

2．3 相对定位和差分方程

2．3．1 单差观测方程

2．3．2 双差观测方程

2．4 载波相对定位误差分析

2．4．1 与卫星有关的误差

2．4．2 与信号传播有关的误差

2．4．3 与接收机和测站有关的误差

第3章 GPS数据文件及预处理

3．1 GPS卫星数据预处理

3．1．1 广播星历

3．1．2 精密星历

3．1．3 广播星历计算卫星坐标

3．1．4 精密星历计算卫星坐标

3．2 基星和星座的选择

3．2．1 基准卫星的选择

3．2．2 星座的选择

第4章 模糊度解算方法分析

4．1 概述

4．2 模糊度估计算法

4．2．1 标准最小二乘估计

4．2．2 加权最小二乘估计

4．3 模糊度搜索算法

4．3．1 双频P码M-W法

4．3．2 模糊度函数法

4．3．3 最小二乘模糊度搜索法

4．3．4 模糊度协方差法

4．3．5 LAMBDA算法

4．4 模糊度确认算法

第5章 附有约束的整周模糊度分解研究

5．1 算法思路

5．1．1 一般算法模型

5．2 平面约束条件下的模型和算法

5．2．2 平面约束下的单基站模型

5．2．3 平面约束下的多基站模型

5．3 实验与分析

5．3．1 实验说明

5．3．2 建立约束条件

5．3．3 附有约束的单基站数据分析

5．3．4 附有约束的双基站数据分析

结论与展望

致谢

参考文献