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GPS非差相位精密单点定位研究

阮仁桂  
【摘要】:本文全面展示了作者关于GPS非差相位精密单点定位所做的研究,内容涵盖了数学模型,误差改正模型,数据预处理方法和参数估计方法以及相关的实验、分析与应用。 文中简要介绍了精密单点定位的数学模型、误差改正模型和数据预处理方法。重点研究了精密单点定位参数估计方法。针对传统Kalman滤波的缺陷,提出了适合动态精密单点定位事后处理的二次Kalman滤波方法。详细推导了平方根信息滤波与平滑算法的公式并给出了参数分类的方法。推导了通用的递归最小二乘公式,新公式基于正交变换解法,是递归最小二乘和平方根信息滤波与平滑的统一表示。 为了进一步开展研究,作者开发了具有静态和动态事后处理功能的精密单点定位软件。软件综合考虑了各种误差改正,同时实现了二次Kalman滤波,平方根信息滤波与平滑和递归最小二乘三个参数估计模块。三个模块都采用了灵活的参数消去和恢复技术。静态和动态实测数据解算实验表明,软件可以实现2-3厘米的静态定位精度和10-20厘米的动态定位精度,其中动态数据来源包括陆地、空中和海上的运动载体。 基于这个软件平台,作者进行了相关的实验和分析,得出了以下结论。 1.二次Kalman滤波能有效克服传统Kalman滤波的缺陷,取得了较好的动态定位精度。 2.三个参数估计模块的定位结果非常接近;Kalman虑波用于静态定位效率最高,平方根信息滤波与平滑用于动态定位耗时最少。 3.不同轨道和钟差产品的静态定位精度相当,采用30秒钟差产品的动态定位精度要比5分钟钟差产品的定位精度提高约50%。 4.忽略DCB会引起精密单点定位结果系统性误差并且主要体现在接收机钟差上。DCB对静态定位的影响可以忽略;对动态定位的影响较大,应该认真加以考虑。 最后,作者有机会获得了汶川地震时中国天津地区12个GPS连续运行站的1秒采样观测数据,采用精密单点定位技术进行了地震期间地表运动分析实验。实验结果令人鼓舞,能够分辨出地震期间测站在东西和南北方向的周期性运动。


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