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《武汉大学》 2017年
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北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法与实践

刘文建  
【摘要】:北斗卫星导航系统(BDS)是我国自主发展、独立运行的全球卫星导航系统,BDS于2012年向亚太地区正式提供服务;当前,系统性能稳定、且不断提升;2020年左右,将向全球提供服务。连续运行参考站网(CORS)是重要的地基增强基础设施,可提供改正信息及大幅提升导航定位系统性能。2003年,我国在深圳市建立了第一个基于GPS的CORS网,以后逐步在北京、上海、广州、东莞、广东省、江苏省等绝大多数省市规划建设了 GPS或GPS/GLONASS的CORS站(网)。据相关部门统计结果,截止2014年底,我国及省市各部门、各行业建设的基准站已超过2600个。但是这些CORS系统基本都是基于GPS或GPS/GLONASS,北斗连续运行参考站建设几乎空白。因此,如何在现有GPS或GPS/GLONASS的CORS站(网)的基础上,完成GPS(/GLONASS)CORS站和控制中心构成的系统向北斗为主的系统升级,建成北斗为主区域地基增强服务系统,并最终实现(取代现有系统)广泛应用是一个需要深入研究与实践的问题;如何有效减少重复投入,提高CORS站使用效率;采用怎样的建设模式、技术体系,使区域、国家北斗连续运行参考站真正实现共建、共享;如何实现当前已有应用服务向北斗为主地基增强服务系统的平稳过渡等问题是当前北斗区域地基增强服务系统建设过程、尤其是应用过程中碰到的热点和难点。本文首先提出了北斗/GNSS区域地基增强服务系统架构、服务内容及技术指标,明确了其关键技术体系。接下来对区域北斗/GNSS精密定位技术进行了综述,及对北斗/GNSS区域地基增强服务系统的建立方法进行了深入研究。重点研究了已有CORS(单GPS)站的北斗升级策略、基准站升级方法、基准站天线罩问题及解决、坐标基准确定方法;深入研究了基于GNSS地基增强服务系统的坐标基准实时服务体系,设计并研究了一种新的坐标基准实时服务系统,保证了其通用性、安全性和实时性。最后,基于所研究的北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立的理论方法,完成了广东省北斗/GNSS地基增强服务系统建立,并对新建成系统进行了全面的性能分析;构建了基于北斗/GNSS区域地基增强服务系统的坐标基准实时服务平台,实现了广东省范围应用坐标系及国家高程基准成果的实时获取。论文的主要工作和研究成果包括:1)提出了北斗/GNSS区域地基增强服务系统架构、服务内容及技术指标,明确了其关键技术体系;2)在广泛查阅文献的基础上,从网络RTK技术、精密单点定位、PPP-RTK等方面全面综述了北斗/GNSS区域精密定位技术的研究现状;提出了一种附加大气信息动态约束的PPP-RTK用户模糊度快速固定方法,相对于现有无电离层组合方法,其模糊度固定成功率提高了 10%以上;3)系统地研究了北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立方法,全面阐述了已有CORS(单GPS)的北斗升级策略、基准站升级方法及坐标基准确定方法;4)发现了引起基准站坐标变化的天线罩问题,并研究了“偏心观测量”的处理方案;研究解决了个别基准站天线更换时坐标更新问题,保证了站网坐标成果的延续及CORS服务系统升级过程中的持续正常运行;5)对现代测绘基准服务体系架构设计、应用服务技术进行了研究,提出了参数分解、格网改正的转换参数加密方法,解决了坐标基准转换服务系统中服务端、数据播发过程、用户端的保密难题;6)严密地推导了格网改正及参数分解的实现流程与公式表达,设计并研发了一种新的坐标基准实时服务系统,保证了其通用性、安全性和实时性。7)基于所研究的北斗/GNSS区域地基增强服务系统建立理论方法,完成了广东省北斗/GNSS地基增强服务系统建立,并进行了全面的、系统的性能分析;构建了基于北斗/GNSS区域地基增强服务系统的坐标基准实时服务平台,实现了测绘基准成果的融合应用服务。
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:P228.4

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