收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高精度GPS定位及地壳形变分析若干问题的研究

刘根友  
【摘要】:针对高精度GPS定位和形变分析两个相关联的主题,本文在GPS相位观测模型、各项误差改正、差分GPS的基准、模糊度解算、数据处理方案、参考框架、形变分析方法等方面进行了比较系统的研究工作,主要研究内容和结论如下: (一)系统分析了非差相位的观测模型和误差模型。 本文从无线电波传播原理详细推导了非差相位观测方程。阐述了非差GPS和差分GPS定位的一些基本问题。详细讨论了站星距的理论计算方法,重点分析了天线相位中心偏差、对流层延迟误差、地球自转、潮汐负荷等系统偏差改正方法和量级。 (二)给出了精密定位的轨道改进算法模型。 GPS卫星定轨的实质是确定轨道参考时刻的初始状态(轨道根数)和摄动参数(一般为光压模型参数),轨道改进算法的实施实质上是精密定轨的过程。本文阐述了GPS卫星轨道改进的原理和实现途径,讨论了GPS卫星运动的动力学模型,并列出了GPS观测方程的未知数及其偏导数的推导过程,通过对变分方程采用数值积分获得观测值对轨道参数的偏导数。 (三)提出用参数约束平差统一自由网平差方案。 经典自由网平差、附合网平差、普通秩亏自由网平差、加权秩亏自由网平差等都可以用附有条件的间接平差统一表示。本文推导了一般条件下未知参数的直接解式及其相互转换公式。各种平差问题的解,包括精度估计,只需要根据法方程和不同的基准条件就可以进行相互转换。本文将参数赋有先验精度信息的平差问题定义为参数约束平差,只要对未知参数给予合理的精度约束,参数约束平差可以从数值计算上解决测量中的各种平差问题。当对部分坐标未知数取强约束时等效于经典自由网平差和附合平差;当所有测站取相同的弱约束时等效于普通秩亏自由网平差;当部分测站取相同的弱约束且其它测站的权取相对无穷小时,等效于拟稳平差。合理的参数约束有助于解决法方程病态问题和抵御观测粗差。 给出了参数约束平差方法解决GPS测量基准问题的两种处理方案,一是在基线处理时对基准站坐标采用强约束,二是对所有站采用松弛约束,获得自由网平差结果,再通过相似变换获得基准条件下的解。 (四)提出一种新的GPS单历元定位方法——阻尼LAMBDA算法。 利用参数约束平差的思想,通过对GPS单历元法方程添加阻尼因子(矩阵)的办法解决了法方程的秩亏问题,改善了模糊度协方差矩阵的条件数,并结合LAMBDA方法提出一种新的单历元定位方法——阻尼LAMBDA方法。该方法在一定条件下只需要当前历元的GPS观测数据,无须考虑载波相位的周跳问题,提高了计算速度,放宽了近似坐标的精度要求,因此具有广泛的应用。采用滤波处理后,单历元定位的阻尼LAMBDA方法可以达到与静态定位方法相当的精度(1-2mm)。利用坐标函数约束,可以将阻尼LAMBDA方法用于一些特殊的GPS动态定位,如给定 中科院博士学位论文:高精度GPS定位及地壳形变分析若干问题的研究 轨道或轨道面的动态测量。结合阻尼L灿超DA方法给出了GPS定姿的两种处理方案,在GPS单历 元动静态定姿的实验中达到很高的成功率。阻尼LA”BDA方法同样适用于少数历元的GPS快速静 态定位,单历元伪距与相位联合定位是阻尼L月超DA方法的一个特例。 (五)论述了建立地球参考框架的意义,研究了绝对板块运动模型的建立方法,计算出基于 I几FZ000的板块运动模型ITRF2000yEL和哑恨,I伙咫00OyEL. 参考框架问题实质上是一个坐标系问题.本文详细论述了地球参考框架与板块运动之间的关 系。地球参考框架中的站坐标速度所反映的板块运动应该满足整体无旋转特性,即总角动量为零. 根据IT盯2000核心站速率计算的板块运动模型ITRf2000vEL,速度残差小于lm耐y,与地质 模型NNR.NUVEL IA基本一致。结果表明,rr盯2000框架是一个近似的无整体旋转参考框架, 其总角动量为o.158sr。彻a,转动角速度为0.018860舰a,旋转极指向南纬67度、东经156度, 相当于在地球表面最大的整体位移速度为Zm耐夕(即地固坐标系的整体旋转)。 区域参考框架的目的是为了突出区域相对形变特征。有了绝对参考框架,确定区域参考框架 就相对比较容易,选择哪些点作为参考基准本身并不重要,只要求用于区域参考框架的基准点满 足静止或整体作欧拉旋转即可。对中国大陆的形变分析采用欧亚板块作为区域参考框架,采用 ITRFZ000定义的位于欧亚刚性板块的19个IGS核心站速率计算出欧亚板块的欧拉矢量为:旋转 速度为0.255切.0033“肠匆,旋转轴为一101.6士0.7oE,56.3切.6oN。根据整体无旋转准则,修正了 ITRrZOOOVEL,并获得整体无旋转的NNR一ITRFZ000VEL板块运动模型。区域参考框架不受全 球整体旋转的影响。 (六)系统处理了中国地壳运动观测网纵CMoN0c)的GPS基准站数据,获得网络墓准站坐标 最新时间序列和中国大陆最新速度场。 本文结合中国地壳运动观测网络GPS基准站数据,给出了高精度GPS数据处理和形变分析 方法。系统整理和处理了从20()0年6月至2003年12月的观测数据,通过大里的计算工作获得 可靠的第一手数据处理结果.利用三角多项式拟合方法分析了所有测站高程变化的线性项、周年 项、两年项和半年项。计算结果表明,中国大陆大部分GP


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 黄立人;地壳运动的参考框架[J];大地测量与地球动力学;2002年03期
2 魏娜;施闯;;地球参考框架的实现和维持[J];大地测量与地球动力学;2009年02期
3 张西光;吕志平;;论地球参考框架的维持[J];测绘通报;2009年05期
4 邹蓉;刘晖;杨蜀江;;伽利略地球参考框架对建立我国自主的地球参考框架的启示[J];武汉大学学报(信息科学版);2009年11期
5 冯炜;吴星;钱进;;地球参考框架的建立和维持[J];测绘与空间地理信息;2013年05期
6 吕志平,刘经南;空间数据基础设施中的坐标参考框架[J];测绘通报;2001年04期
7 顾国华;;参考框架、坐标变换和地壳运动[J];测绘通报;2006年08期
8 党亚民;陈俊勇;;国际大地测量参考框架技术进展[J];测绘科学;2008年S2期
9 党亚民;陈俊勇;;国际大地测量参考框架技术进展[J];测绘科学;2008年01期
10 宋淑丽;朱文耀;熊福文;高峻;;毫米级地球参考框架的构建[J];地球物理学报;2009年11期
11 王鹏;吕志平;张西光;;相似变换模型在参考框架基准实现中的应用[J];测绘;2010年01期
12 王芳;孙宏飞;;建立连续参考运行站的技术探讨[J];江西测绘;2010年02期
13 王鹏;吕志平;李昌贵;陈正生;;地球参考框架的网格计算[J];测绘通报;2010年08期
14 易慧;党亚民;成英燕;;地球参考框架联合解算方法[J];测绘科学;2011年05期
15 黄立人,马青;参考框架的一致性及其对形变分析的影响[J];地壳形变与地震;2001年02期
16 刘常娟;郝卫峰;;顾及时变的参考框架转换研究[J];测绘科学;2012年04期
17 姜卫平;李昭;刘万科;周晓慧;;顾及非线性变化的地球参考框架建立与维持的思考[J];武汉大学学报(信息科学版);2010年06期
18 刘立;成英燕;;坐标框架转换若干问题的研究[J];全球定位系统;2010年01期
19 黄立人;GPS观测结果变形分析的参考框架及其合理性[J];测绘学报;2001年01期
20 党亚民,陈俊勇;全球大地测量地心坐标参考框架最新进展[J];测绘科学;2004年01期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 黄立人;;地壳运动的参考框架[A];中国地震学会第八次学术大会论文摘要集[C];2000年
2 魏娜;陈国;蔡洪亮;苏醒;李敏;赵齐乐;;北斗地球参考框架的初始实现及分析[A];第五届中国卫星导航学术年会论文集-S3 精密定轨与精密定位[C];2014年
3 朱文耀;宋淑丽;熊福文;;毫米级地球参考架的构建[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
4 曹学礼;;宁波市GPS框架网测量及数据处理[A];地理空间信息技术及其应用论坛论文集[C];2005年
5 曹学礼;何文峰;史秀保;;宁波市GPS框架网测量及数据处理[A];华东地区第九次测绘学术交流大会论文集[C];2005年
6 宋玉兵;;构建数字江苏基础地理框架的现代化测绘基准[A];地理空间信息技术与数字江苏论坛文集[C];2001年
7 章玉祉;;盲童空间认知的研究[A];增强心理学服务社会的意识和功能——中国心理学会成立90周年纪念大会暨第十四届全国心理学学术会议论文摘要集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 邹蓉;地球参考框架建立和维持的关键技术研究[D];武汉大学;2009年
2 张西光;地球参考框架的理论与方法[D];解放军信息工程大学;2009年
3 张鹏;利用GPS建立和维持中国区域地心坐标参考框架的理论与方法研究[D];武汉大学;2013年
4 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
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 刘剑;儿童空间认知参考框架体系的实验研究[D];上海师范大学;2008年
2 魏颖慧;4-11岁北方儿童绝对参考框架发展的研究[D];鲁东大学;2014年
3 蒋志浩;我国现今地壳运动特征与地心坐标参考框架质量研究[D];清华大学;2009年
4 王鹏;法方程层面地球参考框架数据融合及其网格计算应用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
5 张洁;基于空间认知的北京城市空间参考框架的LBS应用研究[D];首都师范大学;2007年
6 李钰;关于参考框架和心理旋转的空间认知研究[D];广西师范学院;2013年
7 张勇;不同数值内插方法建立我国速度场模型[D];中国测绘科学研究院;2011年
中国重要报纸全文数据库 前2条
1 党亚民 陈俊勇;全球地心坐标参考框架的最新进展[N];中国测绘报;2004年
2 刘经南 刘晖;中国发展连续运行参考站系统的思考[N];中国测绘报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978