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GPS精密单点定位技术的研究

朱勇  
【摘要】: GPS精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)是最近几年发展起来的一项定位新技术,利用GPS卫星精密星历及卫星钟差,以单台接收机采集的非差相位和伪距数据作为主要观测值来进行单点定位,其精度可达分米级甚至厘米级。由于它可利用单台接收机在全球范围内进行静态或动态独立作业,并且能直接得到高精度的ITRF框架坐标,因此,在近地卫星定轨、大范围的地学考察、国土资源调查等方面具有广泛的应用前景,是目前GPS界研究的热点。本文较为系统的研究了GPS精密单点定位理论方法,分析了非差定位中的技术难点,研究了其关键技术,包括差数估计、误差随机模型的确定、非差数据的预处理等,并采用MATLAB编写了相应的解算程序,用大量实测数据进行了精密单点定位有关问题的验证与分析。 精密单点定位是先利用全球若干IGS跟踪站数据计算出精密卫星轨道和卫星钟差,再利用所求得的卫星轨道差数和卫星钟差,对单台接收机采集的相位和伪距观测值进行非差定位处理,其静态定位精度可达厘米级,动态定位精度可达到分米级。 由于是利用非差观测值进行处理,因此,其误差不能利用差分的方法消除,只能利用模型或者和位置参数一起估计的方法消除其影响,这样,非差定位模式的观测值周跳探测、修复和粗差的删除等问题都比差分定位模式复杂得多。本文利用M-W组和对宽巷周跳进行了有效的探测与修复。 本文编写的定位解算程序采用了IGS提供的间隔为15min的精密卫星星历和卫星钟差,利用拉格朗日(Lagrange)多项式内插的方法,计算出信号发射时刻的卫星3维坐标和精密卫星钟差,从而避免了复杂的定轨计算和卫星钟差估计,具有更强的实际应用价值;采用了精确的Niell模型进行对流层延迟的改正,进一步提高了定位精度。 最后,采用本文编写的解算程序,利用IGS跟踪站的实测数据,进行了大量的计算和分析。


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