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《长安大学》 2011年
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GPS单频精密单点定位与区域电离层模型研究

涂锐  
【摘要】:随着近年来IGS轨道和钟差产品精度的不断提高,非差精密单点定位(PPP)技术因其作业高效、定位精度高、成本低等优势,成为目前GPS应用领域最为广泛的技术之一,而其中基于低廉的单频GPS接收机的单频精密单点定位技术也受到了广泛的关注。本文基于此,开展了一系列单频精密单点定位的理论研究和算法实现,并针对影响单频用户定位精度最棘手的误差源——电离层误差,开展了高精度区域电离层延迟模型的建立研究,研究了多个改进的新方法,不但为研究电离层的活动特性、变化规律,以及电离层预报等提供了新的途径,而且可以高效修正单频用户电离层延迟误差,在一定程度上实现了单频PPP定位与双频PPP定位精度相当的效果。同时,还研究提出了一种与差分定位弱等价的基于基准站改正的PPP新算法,在实际应用中获得了较好的定位效果。 本文的研究内容,主要包括两大部分:一是单频精密单点定位的算法和模型研究,涉及顾及电离层参数估计的PPP模型建立,顾及基准站改正信息的PPP模型建立、单频PPP双频解算算法和PPP模糊度固定理论;二是电离层延迟建模及变化规律研究,包括西安市区域电离层模型建立,中国区域及西安电离层延迟变化规律分析以及电离层延迟二阶项模型建立。本文的主要贡献如下: (1)研究分析了单频精密单点定位中的各种误差源以及相应的改正措施,重点研究了天线相位中心改正对PPP定位的影响,得出天线相位中心偏差及其变化几乎不影响水平方向的定位结果,但对高程方向的定位结果有cm级影响的结论,绝对天线相位中心改正模型改正优于相对天线相位中心改正模型。 (2)针对常规电离层延迟模型改正精度低、可靠性差等问题,提出了电离层延迟参数估计的思想,并建立了电离层参数估计的单频PPP数学模型,通过算例验证了该方法的可行性和高效性,为单频用户电离层延迟修正提供了新的思路。 (3)研究并提出了基于基准站改正的PPP模型,该模型利用基准站和流动站的近似共性误差改正数,提高了流动站观测值的精度,加快了PPP收敛速度,提高了定位精度,并且理论上与差分定位具有弱等价性。 (4)基于历元差分电离层模型,实现了单频数据反演双频数据,进而实现了单频PPP双频解算。该方法大大缩短了定位收敛时间,显著提高了单频PPP的定位精度,使单频用户得到近似双频解的精度。 (5)分析了非差观测值模糊度归整和固定问题,提出了基于基准站改正的PPP模糊度固定算法。本文提出的模糊度固定方法能有效分离整周模糊度,将其固定后可以显著缩短PPP收敛时间,且实现简单。 (6)基于相位平滑伪距和最小二乘拟合算法,建立了西安市区域电离层模型,并研究了西安市近几年冬夏季电离层的变化规律,该模型的建立一方面为区域用户提供了高精度的电离层产品,同时,揭示出的电离层变化规律为空间环境监测研究提供了重要信息。 (7)研究了电离层一阶项、二阶项延迟提取方法,建立定量模型分析二阶项对点定位和基线的影响,并重点分析了中国区域电离层变化规律及对定位的影响,研究了西安市近些年电离层半年、年变化规律,得出电离层二阶项对高程方向有mm级影响的结论,对于地壳形变监测、地震灾害预测、板块运动等大地测量高精度研究和应用领域具有重要启示作用。并且,采用附有三角级数的曲面拟合模型,建立了电离层延迟二阶项模型,该模型可以辅助修正无电离层组合后残余的电离层二阶项延迟。
【学位授予单位】:长安大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P228.4

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【引证文献】
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1 宗干;郭金运;李国伟;王书阳;胡志博;;北斗卫星导航系统单频伪距绝对定位精度分析[J];全球定位系统;2013年03期
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1 何正斌;GPS/INS组合导航数据处理算法拓展研究[D];长安大学;2012年
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1 韩丽丽;GPS单频精密单点定位中电离层误差的研究[D];成都理工大学;2012年
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3 李红涛;基于GPS和GLONASS的单站授时和时差监测研究[D];长安大学;2012年
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【参考文献】
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1 蔡昌盛,李征航,赵晓峰;利用GPS组合观测值建立区域电离层模型研究[J];测绘工程;2003年01期
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3 李明;高星伟;徐爱功;;一种改进的周跳多项式拟合方法[J];测绘科学;2008年04期
4 涂锐;黄观文;凌晴;;GPS单频精密单点定位的研究实现[J];测绘科学;2011年03期
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9 周命端;郭际明;郑勇波;许承权;;卫星天线相位中心偏移对GPS精密单点定位精度的影响研究[J];测绘通报;2008年10期
10 周江文;经典误差理论与抗差估计[J];测绘学报;1989年02期
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1 杨力;大气对GPS测量影响的理论与研究[D];解放军信息工程大学;2001年
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1 阮仁桂;GPS非差相位精密单点定位研究[D];解放军信息工程大学;2009年
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3 刘精攀;GPS非差相位精密单点定位方法与实现[D];河海大学;2007年
4 包海;GPS精密单点定位中对流层延迟改正模型的研究与分析[D];中南大学;2008年
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【共引文献】
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1 杨友长;不同参考椭球体的GIS数据转换探讨[J];安徽地质;2002年03期
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3 王新力;;浅谈GPS在地质测绘工作中的应用[J];安徽建筑;2009年06期
4 金玲玲;;GPS在高速公路工程测量中的应用[J];安徽建筑;2010年02期
5 宋文利;金玲玲;;山区高速公路测控技术的应用[J];安徽建筑;2011年05期
6 陈雪丹;杨勇;;基于GIS的东陵区农业土地利用信息系统设计[J];安徽农业科学;2008年09期
7 汤璞;;用于可降水量预报的GPS对流层延迟模型研究[J];安徽农业科学;2010年20期
8 陈俊林;;全站仪对GPS基线边长的检验分析[J];安徽农业科学;2010年27期
9 徐昌荣;陈艳梅;;GPS控制网中基准点的几何分布对精度的影响研究[J];安徽农业科学;2011年03期
10 雷添杰;宫阿都;李长春;夏江周;;无人机遥感系统在低温雨雪冰冻灾害监测中的应用[J];安徽农业科学;2011年04期
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1 李毅;陈溪;;GPS技术在高程测量中的应用[A];全国测绘科技信息网中南分网第二十三次学术交流会论文集[C];2009年
2 常晴;;工程测量中GPS控制网的高斯投影变形处理[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
3 邵轩;;浅谈在地籍测量中应用GPS RTK技术[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 隋树林;孙立宏;姚文龙;袁健;;融合改进UKF/SIFT信息的自主光学导航方法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 张卫星;李征航;刘万科;;EOP预报误差对导航卫星自主定轨影响分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
6 庄春华;万家欢;张益青;王迪;;导航卫星轨道拟合方法研究与仿真实现[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
7 李征航;龚晓颖;刘万科;吕海霞;;导航卫星自主定轨中地球自转参数误差的修正[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
8 唐洪;单庆晓;何琴;;基于NCO的GEO卫星单向授时技术研究[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
9 曹月玲;周善石;胡小工;吴斌;;区域卫星导航系统的广域差分增强服务及完好性[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
10 唐颖哲;曾安敏;刘光明;秦显平;吴富梅;;载波相位单点定位方法及精度分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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1 杨长强;激光扫描仪检校及车载激光点云的分类与矢量化研究[D];山东科技大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 夏全喜;车载组合导航系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丁国强;惯性导航系统传递对准技术关键问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王小旭;非线性SPKF滤波算法研究及其在组合导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张涛;GPS/SINS超紧密组合导航系统的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张勤拓;机载导弹SINS动基座传递对准技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 丁继成;弱信号条件下GPS接收机关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 项建弘;基于空时自适应处理的GPS调零技术应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
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1 马剑;机载LiDAR数据插值方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 王宏涛;精密单点定位技术在GPS辅助空中三角测量中的应用研究[D];河南理工大学;2010年
3 姜永涛;CORS系统区域改正数分类提取与内插研究[D];山东科技大学;2010年
4 黄昆学;GPS激光测距系统的算法研究及实现[D];山东科技大学;2010年
5 谷守周;GPS/GALILEO完备性算法研究及软件实现[D];山东科技大学;2010年
6 丁凯;基于随机模型的IGS台站高精度解算及其时间序列分析[D];山东科技大学;2010年
7 单瑞;基于GPS单点测速的海浪及潮位测量应用研究[D];山东科技大学;2010年
8 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
9 薛军琛;中国地区电离层延迟函数模型建立与精度估计[D];山东科技大学;2010年
10 王晶;数字摄影技术在矿山提升设备变形监测中的应用研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡昌盛,李征航,赵晓峰;利用GPS组合观测值建立区域电离层模型研究[J];测绘工程;2003年01期
2 徐天河,杨元喜;改进的Sage自适应滤波方法[J];测绘科学;2000年03期
3 杨元喜;;动态Kalman滤波模型误差的影响[J];测绘科学;2006年01期
4 王军;党亚民;薛树强;;NeQuick电离层模型在中国地区的应用[J];测绘科学;2007年04期
5 焦明连;蒋廷臣;王秀萍;;基于GNSS的电离层模型研究进展[J];测绘科学;2008年05期
6 徐维梅;卢秀山;郑作亚;;精密单点定位中卫星钟差加密方法的探讨与分析[J];测绘科学;2008年S1期
7 郝明;王庆良;;基于GPS单频接收机的精密单点定位研究[J];测绘科学;2010年02期
8 许承权;吴文英;吴绍祖;;单频GPS精密单点定位的逐次滤波法模型及其精度分析[J];测绘科学;2010年04期
9 涂锐;黄观文;凌晴;;GPS单频精密单点定位的研究实现[J];测绘科学;2011年03期
10 蔡昌盛,李征航,张小红;利用GPS载波相位观测值建立区域电离层模型研究[J];测绘通报;2002年11期
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1 李岑;黄智刚;王曙阔;王辉;高书亮;;载波相位平滑伪距在GPS单点定位中的应用[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王继刚;基于GPS精密单点定位的时间比对与钟差预报研究[D];中国科学院研究生院(国家授时中心);2010年
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8 刘利;相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[D];解放军信息工程大学;2004年
9 伍岳;第二代导航卫星系统多频数据处理理论及应用[D];武汉大学;2005年
10 姚宜斌;GPS精密定位定轨后处理算法与实现[D];武汉大学;2004年
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1 邓清军;变形监测中的GPS技术及数据处理研究[D];合肥工业大学;2010年
2 汪平;GPS单频精密单点定位理论研究与算法实现[D];解放军信息工程大学;2010年
3 李聪;地图匹配算法设计与实现[D];北京交通大学;2011年
4 阮仁桂;GPS非差相位精密单点定位研究[D];解放军信息工程大学;2009年
5 高乐;CGCS2000板块运动模型的建立[D];山东科技大学;2011年
6 李建文;GLONASS卫星导航系统及GPS/GLONASS组合应用研究[D];解放军信息工程大学;2001年
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8 祁芳;卡尔曼滤波算法在GPS非差相位精密单点定位中的应用研究[D];武汉大学;2003年
9 王利;公路边坡监测理论与GPS一机多天线系统研究[D];长安大学;2006年
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【二级引证文献】
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1 苏睿;张伟;许爱华;赵树强;张彤宇;;基于分析中心产品的GNSS系统全球定位精度评估方法研究[A];第五届中国卫星导航学术年会论文集-S6 北斗/GNSS测试评估技术[C];2014年
【二级参考文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前2条
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1 杨力;大气对GPS测量影响的理论与研究[D];解放军信息工程大学;2001年
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4 袁运斌;基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2002年
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6 韩保民;基于星载GPS的低轨卫星几何法定轨理论研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2003年
7 刘根友;高精度GPS定位及地壳形变分析若干问题的研究[D];中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所);2004年
8 王仁谦;GPS动态定位的理论研究[D];中南大学;2004年
9 杨光;GPS和伪卫星组合定位技术及其在形变监测中的应用研究[D];河海大学;2004年
10 刘利;相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[D];解放军信息工程大学;2004年
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1 钟明兴;精密绝对定位的研究与软件研制[D];解放军信息工程大学;2001年
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6 曾文宪;GPS相位观测中系统误差的研究[D];武汉大学;2003年
7 祁芳;卡尔曼滤波算法在GPS非差相位精密单点定位中的应用研究[D];武汉大学;2003年
8 田泽海;提高GPS高程方向精度的研究[D];武汉大学;2003年
9 范胜军;顾及地磁场影响的电离层高阶项改正算法研究[D];武汉大学;2005年
10 赵敏;机动目标跟踪理论的研究及其应用[D];西北工业大学;2006年
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1 康永泰;;GPS精密单点定位误差源的分析[J];甘肃科技纵横;2007年06期
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6 龙仁波;王坚;许长辉;高井祥;;快速星历代替最终星历的可行性研究[J];测绘;2011年03期
7 刘焱雄,彭琳,周兴华,吴永亭;网解和PPP解的等价性[J];武汉大学学报(信息科学版);2005年08期
8 郝明;丁希杰;;GPS精密单点定位的数据处理方法综述[J];测绘工程;2008年05期
9 李凯锋;欧阳永忠;任来平;刘传勇;;GPS精密单点定位中对流层延迟处理方法研究[J];测绘科学;2009年04期
10 晋军;武向辉;伍发康;;基于主成分分析的动态精密单点定位结果分析[J];山西建筑;2009年25期
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4 广伟;袁海波;董绍武;;精密单点定位在NTSC时间传递中的应用[A];第三届中国卫星导航学术年会电子文集——S04原子钟技术与时频系统[C];2012年
5 杨天克;张朝阳;缪剑;;基于精密单点定位技术的ADS40数码航空摄影测量应用研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
6 涂锐;黄观文;张勤;王利;蒋光伟;;基于多基准站改正信息和电离层区域模型改正的实时单频精密单点定位算法[A];国家安全地球物理丛书(六)——空间地球物理环境与国家安全[C];2010年
7 陈春花;高成发;袁本银;;基于星间差分新模型的GPS精密单点定位方法[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
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2 本报记者 周信炎;遥感测图为重大工程建设提供保障[N];中国测绘报;2010年
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5 段福洲;近地轻型数码航空摄影测量系统研究[D];首都师范大学;2007年
6 叶修松;机载激光水深探测技术基础及数据处理方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 卞和方;区域增强PPP技术及其在矿区变形监测应用研究[D];中国矿业大学;2013年
8 郑艳丽;GPS非差精密单点定位模糊度固定理论与方法研究[D];武汉大学;2013年
9 沈飞;采用非差模型的区域连续运行参考站网地学应用方法研究[D];武汉大学;2012年
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3 魏恩岳;精密单点定位动态解的算法与实现[D];中国石油大学(华东);2012年
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5 罗宇文;精密单点定位中延迟改正模型的研究[D];江西理工大学;2011年
6 王敏;实时精密单点定位技术及其在大气探测中的应用[D];解放军信息工程大学;2013年
7 江楠;精密定位若干误差分析及实时精密单点定位研究[D];长安大学;2013年
8 石鹏卿;GPS精密单点定位收敛时间的影响因素研究与分析[D];长安大学;2013年
9 李玮;GPS精密单点定位算法研究与软件实现[D];中国测绘科学研究院;2010年
10 汪平;GPS单频精密单点定位理论研究与算法实现[D];解放军信息工程大学;2010年
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