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《中国科学院研究生院(上海天文台)》 2005年
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GPS数据预处理和星载GPS运动学定轨研究及其软件实现

郑作亚  
【摘要】:无论在GPS 静态定位还是动态定轨中,GPS 数据预处理质量的好坏都直接影响着GPS 定位精度。随着空间技术的发展,对GPS 导航、定位与定轨的精度要求越来越高,且要求能进行快速动态解算。因此,高精度GPS 快速动态定位/定轨成为国内外有关学者的一个研究热点。 由于用户对定位精度要求的提高,伪距定位已经不能满足高精度的要求,而需要用观测精度高的相位观测值来定位,但是相位观测值存在周跳和模糊度问题,本文优化Blewitt 方法,进行了GPS 数据预处理研究。根据周跳特性进一步提出了利用小波分析进行周跳探测与修复的探讨,通过各种方法比较最后给出了本文的数据预处理方案;为了提高GPS 定位/定轨精度,除了与观测值类型、量测精度有关外,还与GPS 卫星的空间几何分布有关,这就引出优化几何的GPS 卫星选择的研究;高精度的GPS 相位观测值为星载GPS/LEO 卫星的精密定轨打下基础,LEO 卫星的精密轨道是其顺利完成科学任务的前提。因此,星载GPS 运动学定轨也是本文的一个重要研究内容。 这样,首先进行GPS 数据预处理研究并编写相应的软件系统—COMPRE 软件,然后进行星载GPS 运动学定轨研究并编写相应的软件系统—SHKINE 软件,将经过COMPRE 软件处理后的资料用SHKINE 软件进行LEO 卫星轨道确定,构成了本文的基本框架。 概括起来,本文主要做了以下几方面的工作: 上篇:GPS 数据预处理研究及COMPRE 软件系统 1. 本文首次详细分析了各种线性组合的误差情况,通过分析给出误差最小的线性组合。通过各种平滑和野值剔除方法的比较分析,选择了差分法和Vondrak 平滑法作为COMPRE 软件的不良观测值剔除方法。 2. 人为地在一颗GPS 卫星加/减一个周跳,分析周跳对定位的影响,结果表明一个周跳对定位能产生分米级的影响;着重探讨了Blewitt 方法,并提出Blewitt 方法存在的一些局限性;在此基础上,优化了Blewitt 方法,最后提出了COMPRE 软件数据预处理方案。 3. 根据周跳等量跃阶的特性,本文提出前后差分点个数可通过一个参数因子来调节的思路。Shannon 函数是一个滤波性很好的函数,但是它向两端衰减的速度太慢,Gauss 窗函数能很好地控制函数的局部性,但其低通滤波效果较差。因此,本文结合了此两函数的优点,构造出一类新的小波函数,实例分析表明:本文构造的小波函数在周跳探测方面是有意义的。 4. 详细剖析了COMPRE 软件的数据预处理方案的程序实现,最后总结了本软件的几个创新点,主要表现在:不良观测值(野值)剔除、周跳探测与修复和模糊度初步解几个方面。 5. 为了测试COMPRE 软件的有效性,分别对国内上海GPS 综合应用网中部分测站和IGS网中部分台站卫星资料分析,并和GIPSY 软件进行LC-PC 的残差结果比较分析,结果表明:与GIPSY 软件比较,周跳探测更“干净”。说明用该方案是可行的;将COMPRE 预处理后的资料作为干净资料用GAMIT软件网平差后的参数中误差比原始资料直接用GAMIT软件网平差后的参数中误差略好一点,但差别不大,这说明用本方案能达到GAMIT 软件相当的精度,可以提供比较干净的数据预处理结果。另外,利用GPS 预处理后资料进行了电离层模型参数估计残差的比较,进一步验证本程序设计方案的可行性和有效性。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(上海天文台)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:P228.4

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【引证文献】
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【参考文献】
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【同被引文献】
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7 张国卿;马亚龙;同兰娟;孙明;;一种数字信号处理方法在数据预处理中的应用研究[A];第13届中国系统仿真技术及其应用学术年会论文集[C];2011年
8 杜爱民;徐文耀;陈耿雄;;磁暴期间Pc5地磁脉动的小波分析[A];第十届全国日地空间物理学术讨论会论文摘要集[C];2003年
9 田延安;王建文;杨莉;;小波技术与神经网络在齿轮诊断中的应用[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
10 陆费东;蒋爱平;;小波分析在控制中的应用及展望[A];第一届中国智能计算大会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报通讯员 阳雄 周振彦;李建平:我要让世界颤动一下[N];科技日报;2002年
2 阳雄;李建平:前沿课题敢“弄斧”[N];解放军报;2002年
3 胡亚;地面应用系统开始联调联试[N];中国气象报;2008年
4 徐德军 蔡忠亮 邬国锋 杜清运;城市多媒体电子地图集的制作[N];中国测绘报;2003年
5 中国人民大学数据仓库与商务智能工程研究中心 $$  中国人民大学数据与知识工程研究所王珊、谢佳明、陈红、刘中蔚、邵琦洪、张宁;创建数据仓库:要面向三条路线[N];中国计算机报;2002年
6 肖薇;月球三维图像将如何诞生[N];中国测绘报;2007年
7 黄全权冯晓芳;首张月球三维图像如何“诞生”?[N];新华每日电讯;2007年
8 记者 徐斌;重庆紧缺人才招聘会昨在香港举行[N];重庆日报;2005年
9 本报记者 李其碧;自我加压全力以赴拓市场[N];西南电力报;2009年
10 ;浙江电信以创新构建客服体系[N];浙江日报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑作亚;GPS数据预处理和星载GPS运动学定轨研究及其软件实现[D];中国科学院研究生院(上海天文台);2005年
2 文鸿雁;基于小波理论的变形分析模型研究[D];武汉大学;2004年
3 张征平;异步电动机早期故障检测的小波分析方法研究[D];华南理工大学;2002年
4 任宝生;碎屑岩储层建模方法研究[D];西南石油学院;2005年
5 廖忠;小波网络及其在水轮机调节系统中的应用研究[D];河海大学;2005年
6 刘育明;动态过程数据的多变量统计监控方法研究[D];浙江大学;2006年
7 陈世国;数字核仪器系统中高斯成形滤波的设计与实现[D];四川大学;2005年
8 陈柳;小波分析和神经网络应用于大气污染预测的研究[D];西安建筑科技大学;2006年
9 李登高;基于小波的多分辨率数字几何造型技术的研究[D];清华大学;2006年
10 佟伟民;股指期货交易中操纵行为识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曾祥利;小波分析在科学数据挖掘中的应用研究[D];电子科技大学;2006年
2 姜会亮;基于整数小波变换的静态图像压缩技术的研究及实现[D];扬州大学;2005年
3 王轶;基于数据挖掘的机车牵引变流器故障诊断[D];西南交通大学;2005年
4 王茜;心脏泵血功能储备测量仪的研究[D];重庆大学;2005年
5 马强;小波分析与图像处理系统的应用研究[D];哈尔滨理工大学;2005年
6 成敬周;模糊理论在超高压线路保护中应用的研究[D];华北电力大学(河北);2005年
7 李永进;基于小波分析的故障诊断系统的研究与实现[D];武汉科技大学;2005年
8 汪汇兵;基于小波分析的空间数据在线式多尺度表达[D];武汉大学;2004年
9 张飞;心电信号检测算法研究[D];中南大学;2005年
10 朱少辉;探地雷达在高等级公路质量检测中的应用研究[D];吉林大学;2006年
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