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基于多基站网络的VRS技术及其误差分析与建模

李成钢  
【摘要】: 虚拟参考站技术(VRS)是一种基于多基站网络进行GPS载波相位差分定位的新方法,非常适用于厘米级实时高精度导航定位。该技术通过利用网络内所有参考站原始观测数据,在用户接收机附近实时模拟一组参考站数据(包括参考站坐标以及GPS载波相位观测值),实现对“参考站数据的模拟和重建”。与常规的单基站差分定位方案(如RTK)相比,VRS技术不仅能提高定位导航精度,而且能扩大系统定位服务覆盖范围和提高系统可靠性。由于采用多参考站技术能实现对各种系统误差进行更加合理的建模,因此能更有效的减弱和消除用户端载波相位观测值中的系统误差的影响,最终提高整周未知数解算能力以获得更高的定位精度和效率。 由于系统误差源的分析以及建模工作在VRS研究中所占有的非常重要的地位,本文在对多参考站技术以及虚拟参考站技术进行介绍的基础上,对包括电离层误差、对流层误差、轨道误差以及多路径效应等误差在内的各种主要系统误差源进行了分析,并主要针对电离层误差的减弱以及消除提出了适合虚拟参考站技术的误差分离以及误差改正数生成的参数化模型,并主要从系统误差建模和分离的角度对VRS技术的精度和可靠性进行了讨论。 具体来讲,首先通过多参考站网络的双频原始观测观测值,分析网络覆盖区域电离层延迟误差以及双差电离层残差值的变化特性,对电离层误差的空间相关性进行分析和评估。然后根据计算得到的各参考站所在基线上的双差电离层延迟改正数,建立双差电离层延迟区域改正模型。最后把上述多参考站网络电离层误差改正模型应用于VRS技术,对VRS位置的电离层改正数进行实时的模拟和计算。 本文对两套多基站网络数据进行了分析。两套试验都取得了期望结果,这验证了文中误差分离以及改正数生成的参数化模型的有效性,同时也从误差减弱和分离角度说明VRS技术在提高GPS载波相位差分定位的精度方面具有很大的潜力。


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