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基于时间差分的单机单频伪距定位及应用

曾凡河  
【摘要】: GPS作为新一代的卫星定位系统已在各行各业中得到了广泛的应用。尤其是单频GPS以其低廉价格迅速得以普及,在工程地质测绘、土地资源调查等领域中的应用越来越广泛。对于精度要求在米级的工程应用,为了快速、高效完成任务,往往采用一台接收机进行单点定位。因此,对单频单机定位进行研究具有重要的实际应用意义。但用一台单频GPS进行定位,尤其是单频伪距单点定位时,由于受卫星轨道误差、卫星钟差、对流层、电离层延迟、多路径、卫星几何分布以及伪距高噪声等多种误差影响,定位精度较差而且不稳定。为了提高单频单机定位的精度及稳定性,本文对单频伪距定位的对流层延迟、电离层延迟、单机坐标时间差分定位及应用进行了系统研究。本文主要内容有: 1.系统地分析比较了现有的对流层延迟改正模型及映射函数,采用一种简单实用适于GPS单点动态定位气象参数的获取方法,并用实际观测数据了验证这种方法在计算对流层折射改正的有效性。 2.系统分析比较了适用于单频单点定位的电离层延迟改正模型,并通过实验分析比较了IGS的快速电离层产品与Klobuchar模型对单点定位精度的影响,验证了IGS的快速电离层产品能显著改善单频伪距单点定位的精度。 3.在系统分析GPS测量的随机模型的基础上,引入一种顾及随机模型电离层残差改正方法,通过对三种随机模型计算方案(等权模型、截止高度角等权模型及高度角随机模型)的实验结果分析,高度角随机模型能显著提高单点定位精度及稳定性,有效削弱电离层残差的影响。 4.将单机时间相对定位的闭合差改正方法运用到单个GPS接收机单点定位结果的改正上,提出了一种基于闭合差改正的单机坐标时间差分定位方法。实验验证了该方法能有效提高单机单点定位的平面坐标及高程精度。 5.将基于闭合差改正的单机坐标时间差分定位方法应用到边长及面积测量中,实验验证了该方法能提高边长及面积测量精度。 6.利用matlab开发了一套单频GPS伪距单点定位软件。利用该软件结合单机坐标时间差分闭合差改正方法对采集的实验数据进行了计算分析,结果表明单机单频伪距定位的精度及稳定性得到有效提高,在工程地质测绘、土地资源调查等领域中具有良好的应用前景。


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