本文關鍵詞：GPS網(wǎng)絡RTK定位原理與數(shù)學模型研究

  更多相關文章： GPS 網(wǎng)絡RTK 內插法 線性組合法 虛擬基準站法 整周模糊度OTF解算

【摘要】：GPS網(wǎng)絡RTK定位是近幾年發(fā)展起來的一種高精度的GPS定位技術,它利用多個基準站構成一個基準站網(wǎng),然后借助廣域差分GPS和具有多個基準站的局域差分GPS中的基本原理和方法來消除或削弱各種GPS測量誤差對流動站的影響,從而達到增加流動站與基準站間的距離和提高定位結果精度的目的。與常規(guī)RTK相比,該方法具有覆蓋面廣,定位精度高,可靠性強,可實時提供厘米級定位等優(yōu)點,其應用前景廣闊,是目前GPS界研究的熱點。本文對當前GPS網(wǎng)絡RTK的內插法、線性組合法和虛擬基準站法進行了較為系統(tǒng)的研究。主要研究內容和成果如下: 1. GPS網(wǎng)絡RTK內插法原理及其數(shù)學模型 當流動站與離基準站在20km～100km時,采用常規(guī)RTK定位方法將得不到厘米級的定位結果。因為與距離有關的軌道誤差、電離層延遲和對流層延遲等殘差項隨著流動站和基準站間距離的增加都將迅速增加,從而導致難以正確確定整周模糊度。當流動站和基準站間的距離大于50km時,常規(guī)RTK的單歷元解一般只能達到分米級的精度。因此,如何消除與距離有關的GPS測量誤差,是提高流動站與基準站間距離和保證厘米級RTK定位的關鍵。 本文利用基準站坐標已知的條件,將多個基準站組成基準站網(wǎng),并計算出基準站間各種誤差的綜合影響,在假設這些誤差的影響是呈線性變化的條件下,依據(jù)基準站上這些計算出的綜合誤差,采用線性內插的方法求得流動站的觀測誤差,然后對流動站的雙差載波相位觀測值進行修正,消除其影響。經實驗計算和理論證明,內插法在其數(shù)學模型中不僅能夠消除殘余的衛(wèi)星星歷誤差、電離層延遲誤差對流動站的影響,而且還能大幅度地削弱殘余的對流層延遲誤差和多路徑誤差等系統(tǒng)誤差對流動站的影響,從而達到了增加流動站與基準站間的距離和提高RTK定位結果精度的目的。本文根據(jù)網(wǎng)絡RTK內插法的基本原理導出了內插法的數(shù)學公式,并給出了采用內插法進行網(wǎng)絡RTK定位的具體步驟。 2.網(wǎng)絡RTK線性組合法原理及其數(shù)學模型 如果我們近似地認為衛(wèi)星軌道誤差、電離層延遲、對流層延遲、多路徑效應和觀測噪聲等殘差項的影響是呈線性變化的,那么,消除這些誤差對流動站觀測值的影響,也可采用將流動站與三個或三個以上基準站的單差載波相位觀測值進行線性組合的方法進行。公式推導證明,經線性組合后的流動站觀測值模型能夠直接消除或削弱這幾項誤差的影響。本文根據(jù)這一原理導出了線性組合法的數(shù)學公式,并給出了采用線性組合法進行網(wǎng)絡RTK定位的具體做法。 3.虛擬基準站法原理及其數(shù)學模型 當流動站離基準站較遠時,由于兩站間的誤差相關性減小,殘余的衛(wèi)星軌道誤差,電離
【關鍵詞】：GPS 網(wǎng)絡RTK 內插法 線性組合法 虛擬基準站法 整周模糊度OTF解算
【學位授予單位】：中國地質大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 第一章 緒論13-19
• 1.1 常規(guī) RTK 定位技術與網(wǎng)絡 RTK 定位技術13-14
• 1.1.1 常規(guī) RTK 定位技術13
• 1.1.2 GPS 網(wǎng)絡 RTK 技術13-14
• 1.2 國內外 GPS 網(wǎng)絡定位技術研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 國內外基準站網(wǎng)建設發(fā)展狀況14-16
• 1.2.2 GPS 網(wǎng)絡 RTK 定位技術軟件開發(fā)現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文研究的主要內容和成果17-19
• 第二章 GPS 定位原理及數(shù)據(jù)處理19-32
• 2.1 GPS 定位原理19-22
• 2.1.1 偽距觀測量19-20
• 2.1.2 載波相位觀測方程20
• 2.1.3 GPS 差分觀測值20-22
• 2.2 GPS 觀測方程的線性化22-24
• 2.3 不同頻率觀測量的線性組合24-27
• 2.3.1 線性組合的一般形式24-25
• 2.3.2 電離層對線性組合的影響25
• 2.3.3 觀測噪聲對線性組合的影響25-27
• 2.4 GPS 衛(wèi)星廣播星歷位置的計算及 RENIX 格式27-32
• 2.4.1 GPS 衛(wèi)星廣播星歷位置的計算27-30
• 2.4.2 衛(wèi)星星歷 RINEX 格式30-32
• 第三章 GPS 網(wǎng)絡 RTK 定位誤差分析32-43
• 3.1 軌道誤差及其對單差觀測值的影響32-34
• 3.2 電離層延遲及流動站電離層延遲內插改正模型34-36
• 3.2.1 電離層延遲34-35
• 3.2.2 流動站單差和雙差觀測值的電離層內插模型35-36
• 3.3 對流層延遲36-37
• 3.4 多路徑效應37-39
• 3.5 其它誤差改正計算39-43
• 3.5.1 接收機鐘差計算39-40
• 3.5.2 接收機位置誤差40
• 3.5.3 衛(wèi)星鐘差計算40
• 3.5.4 相對論效應計算40-41
• 3.5.5 信號傳播時間計算41
• 3.5.6 地球自轉改正41-43
• 第四章 網(wǎng)絡 RTK 定位原理與內插法的數(shù)學模型43-51
• 4.1 網(wǎng)絡 RTK 的基本原理43
• 4.2 內插法43-47
• 4.3 內插法精度分析47-51
• 4.3.1 經雙差改正后流動站載波相位雙差觀測值的中誤差47
• 4.3.2 流動站在基準站網(wǎng)中的位置對雙差觀測值的中誤差影響47-48
• 4.3.3 流動站初始位置對內插改正數(shù)的影響48-51
• 第五章 網(wǎng)絡 RTK 線性組合法的數(shù)學模型51-58
• 5.1 流動站與基準站載波相位觀測值單差線性組合的數(shù)學模型51-56
• 5.2 線性組合法與內插法的關系56-58
• 第六章 虛擬基準站法的數(shù)學模型58-62
• 6.1 虛擬基準站法58
• 6.2 虛擬基準站觀測值的計算模型58-60
• 6.2.1 根據(jù)內插法公式計算虛擬基準站觀測值58-59
• 6.2.2 根據(jù)線性組合法公式計算虛擬基準站觀測值59-60
• 6.3 流動站與虛擬基準站雙差觀測值的計算模型60-62
• 第七章 網(wǎng)絡 RTK 模糊度解算數(shù)學模型介紹62-81
• 7.1 OTF 模糊度解算的基本原理62-63
• 7.2 現(xiàn)有 OTF 方法介紹63-73
• 7.2.1 雙頻 P 碼偽距法63-68
• 7.2.2 最小二乘搜索法68-70
• 7.2.3 模糊度協(xié)方差法70-73
• 7.3 模糊度協(xié)方差方法 OTF 解算的優(yōu)化 Cholesky 分解算法73-77
• 7.4 網(wǎng)絡 RTK 流動站的單歷元整周模糊度搜索法77-81
• 第八章 實驗數(shù)據(jù)及其分析81-94
• 8.1 試驗概況81-82
• 8.2 內插法實驗計算82-92
• 8.3 網(wǎng)絡 RTK 廣播星歷與精密星歷定位結果試驗計算92-94
• 結束語94-96
• 致謝96-97
• 參考文獻97-100

【引證文獻】

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本文編號：883333