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实时精密单点定位理论与应用研究

易重海  
【摘要】:实时精密单点定位技术(Real Time Precise Point Positioning,简称RT-PPP)已成为当前GNSS (Global Navigation Satellite System)领域的研究热点,也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。本论文对GPS精密单点定位技术中卫星钟差插值误差、高精度高采样率卫星钟差求解方法、实时精密单点定位中周跳探测与修复算法以及基于区域GPS连续运行跟踪站(Continuously Operating Reference Stations,简称CORS)网络和IGU超快轨道建立区域实时精密单点定位系统等四个方面进行研究。论文的主要结论如下: (1)PPP技术采用非差观测值进行数据处理,卫星钟差插值误差不能像GPS相对定位模式那样可以被消除,所以卫星钟差插值误差直接影响PPP定位精度。作者对卫星钟差插值误差进行分析,指出PPP定位的误差源应包括卫星钟差插值误差,以完善当前的PPP技术的误差分析理论。 (2)针对卫星钟差插值误差,提出了一种顾及卫星钟差插值误差的观测值随机模型。该模型在卫星钟差采样间隔较大(如5min)时,可以显著提高PPP定位精度;而当卫星钟差采样间隔足够小的时候(如30s),钟差插值误差影响比较小,则可以不考虑。 (3)高采样率卫星钟差是削弱PPP定位中卫星钟差插值误差的最有效方法。本论文提出了一种改进的高采样率卫星钟差求解方法,该方法具有算法简单、计算量小、运算速度快、精度高等优点,能够胜任连续的长时间高采样率卫星钟差求解,并可以满足厘米级高精度PPP定位的需要,但其缺点是不能应用于时间传递方面的应用。 (4)数据质量控制是获取高精度位置信息的关键因素之一,文章提出了一种适用于实时GPS精密单点定位的周跳探测与修复新算法。该算法充分利用实时精密单点定位中必需的高精度GPS卫星轨道和高精度、高采样率卫星钟差信息,仅利用当前历元与前—(或者几个)历元观测值进行周跳探测与修复。试验结果表明:新算法能够对实时PPP中的周跳进行快速准确的探测与修复,并能够处理P码观测值精度较差和无P码观测值的接收机观测数据。 (5)提出了一种基于IGS发布的IGU超快轨道产品和区域CORS网络数据建立区域GPS实时精密单点定位系统的方法。结果表明:利用本文提出方法建立的区域GPS实时精密单点定位系统,能够提供厘米级实时精密单点定位结果,具有算法简单、对系统软硬件要求低、应用成本低等优点,且系统的应用范围可以扩展至该区域数百公里内的广大区域。 (6)利用Fortran语言开发了一套GPS精密单点定位数据处理软件,该软件可以进行事后或者实时动态、静态精密单点定位及高精度、高采样率卫星钟差估计。数值分析表明,该软件的定位结果精度达到了当前国际同类研究水平。


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