單頻GPS精密定位技術(shù)研究.pdf

1、經(jīng)過幾十年的發(fā)展，GPS已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在很多領(lǐng)域，例如海陸空的導(dǎo)航、近地衛(wèi)星的定軌、靜態(tài)與動(dòng)態(tài)定位、航行狀態(tài)監(jiān)測和大地測量等等。GPS已經(jīng)成為日常生活、工業(yè)領(lǐng)域、科研和教育等的不可或缺的一部分。而僅利用單頻數(shù)據(jù)的定位解算軟件對(duì)接收機(jī)的要求比雙頻的要低，進(jìn)而可以降低接收機(jī)的成本。本文針對(duì)單頻GPS觀測數(shù)據(jù)，研究了定位解算的算法，并開發(fā)了載波相位差分?jǐn)?shù)據(jù)處理軟件。
　　 論文首先研究了GPS觀測量和誤差影響以及坐標(biāo)與時(shí)間系統(tǒng)。偽距

2、是對(duì)衛(wèi)星與接收機(jī)天線之間距離的測量值，載波相位觀測量是在接收時(shí)刻所測得的衛(wèi)星信號(hào)與接收機(jī)自主產(chǎn)生的相位值之間的相關(guān)量，多普勒觀測值是一個(gè)獨(dú)立的觀測量，也是對(duì)距離的瞬時(shí)變化率的一種測量。觀測誤差主要研究了電離層效應(yīng)和多路徑效應(yīng)。其中電離層誤差可以通過電離層改正模型消除，而多路徑效應(yīng)可以通過在測量時(shí)把天線置于遠(yuǎn)離地面的位置而消除。
　　 其次，從GPS精密定位的數(shù)學(xué)模型以及整周模糊度的解算方法出發(fā)，研究了GPS精密定位的關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)

3、學(xué)模型分為函數(shù)模型和隨機(jī)模型。函數(shù)模型重點(diǎn)研究了雙差模式，雙差模式已經(jīng)消除了包括衛(wèi)星鐘差、接收機(jī)鐘差，電離層延遲和對(duì)流層延遲在內(nèi)的大部分觀測誤差。整周模糊度的解算方法方面分析了基于整數(shù)最小二乘原理的LAMBDA方法，它是整數(shù)最小二乘方法的一個(gè)發(fā)展。同時(shí)，為了更好地理解LAMBDA方法，文章還深入地剖析了LAMBDA方法的基本結(jié)構(gòu)，其中重點(diǎn)研究了序貫條件最小二乘模糊度技術(shù)。由于在雙差模式下短觀測時(shí)段的GPS模糊度具有很強(qiáng)的相關(guān)性，如果直接

4、應(yīng)用整數(shù)最小二乘方法或LAMBDA方法將得不到正確的模糊度整數(shù)解，因此必須事先對(duì)原始的雙差模糊度進(jìn)行降相關(guān)的可容許整數(shù)變換。降相關(guān)的可容許整數(shù)變換方法研究了二維和多維整數(shù)變換方法。
　　 對(duì)于GPS精密定位中的周跳問題，分析了電離層殘差法、小波變換法和Kalman濾波法探測修復(fù)周跳的原理，用實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)幾種方法的效果進(jìn)行了比較分析。對(duì)于電離層殘差法，即使正確探測到周跳的發(fā)生也并不能確定具體發(fā)生在哪個(gè)頻率。小波變換法中存在的問題是即