本文關(guān)鍵詞：基于北斗增強(qiáng)的實(shí)時(shí)PPP及在礦山地表監(jiān)測(cè)的研究

  更多相關(guān)文章： 精密單點(diǎn)定位 北斗 周跳探測(cè)與修復(fù) 礦山變形監(jiān)測(cè) 組合定位

【摘要】：GNSS實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位技術(shù)僅需單臺(tái)GNSS接收機(jī)即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)厘米級(jí)定位和分米級(jí)導(dǎo)航。該技術(shù)目前處于理論研究和測(cè)試階段,尚未大范圍或區(qū)域應(yīng)用,在軍事、工程、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景和市場(chǎng)。論文圍繞基于北斗增強(qiáng)的GPS+BDS實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位技術(shù)展開(kāi)研究,重點(diǎn)涵蓋了精密單點(diǎn)定位誤差改正模型、非差載波觀測(cè)值周跳實(shí)時(shí)探測(cè)與修復(fù)、GPS+BDS精密軌道確定與預(yù)報(bào)、實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差濾波解算、實(shí)時(shí)PPP抗差濾波模型、GPS+BDS多系統(tǒng)實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位融合等方面,主要研究?jī)?nèi)容和成果如下:(1)研究了RT-PPP三類誤差源特性和量級(jí),及其誤差改正模型或消除方法。與傳統(tǒng)PPP不同的是,RT-PPP需特別考慮實(shí)時(shí)軌道、實(shí)時(shí)鐘差、ERP和BDS PCO/PCV四種誤差,尤其是后兩者更容易被忽視。(2)分析了現(xiàn)有非消電離層組合周跳探測(cè)方法的本質(zhì)和條件,即:電離層延遲必須保持穩(wěn)定或緩慢變化。針對(duì)雙頻非差載波觀測(cè)值提出了基于MW組合/電離層延遲法的周跳實(shí)時(shí)探測(cè)方法,該方法可被用于30s的低采樣率非差觀測(cè)數(shù)據(jù)。為保證周跳實(shí)時(shí)探測(cè)的成功率,可與其它組合觀測(cè)值聯(lián)合使用。同時(shí),增大設(shè)置衛(wèi)星截止高度角和提高電離層延遲預(yù)報(bào)精度,可以有效提高現(xiàn)有周跳方法的成功率。(3)針對(duì)三頻非差載波觀測(cè)值,提出了基于電離層延遲改正的偽距相位組合/無(wú)幾何相位組合周跳實(shí)時(shí)探測(cè)與修復(fù)方法,三個(gè)組合觀測(cè)值整體不存在不敏感周跳組合且線性不相關(guān)。同時(shí),考慮電離層延遲對(duì)無(wú)幾何相位組合精度的影響,以滑動(dòng)開(kāi)窗法對(duì)無(wú)幾何相位組合觀測(cè)值進(jìn)行修正以減弱電離層延遲的影響。結(jié)果表明,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同采樣率和不同類型衛(wèi)星的任意周跳組合的實(shí)時(shí)探測(cè),且僅需對(duì)周跳估值最小二乘解四舍五入直接取整即可準(zhǔn)確進(jìn)行周跳修復(fù),不需要復(fù)雜的搜索匹配過(guò)程。(4)研究了小數(shù)偏差模糊度固定的方法和策略,采用55個(gè)IGS/MGEX跟蹤站進(jìn)行精密軌道確定。結(jié)果表明,小數(shù)偏差法的模糊度固定方法可以較大提高衛(wèi)星精密定軌的精度,GPS衛(wèi)星提高了43%,BDS的GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星分別提高了32%、82%和54%;GPS定軌精度優(yōu)于3cm,BDS的GEO優(yōu)于3m,IGSO和MEO優(yōu)于10cm。(5)研究了太陽(yáng)光壓模型對(duì)軌道確定和預(yù)報(bào)的影響,分別采用ECOM 5和ECOM 9參數(shù)光壓模型對(duì)GPS和BDS進(jìn)行軌道確定和預(yù)報(bào)分析。結(jié)果表明,針對(duì)GPS衛(wèi)星軌道確定和預(yù)報(bào),ECOM 9參數(shù)較ECOM 5參數(shù)模型有10%的提升;而北斗采用兩種光壓模型精度基本相當(dāng),也說(shuō)明了ECOM光壓模型用于BDS定軌的可行性。GPS預(yù)報(bào)6 h的軌道精度優(yōu)于5cm,而北斗預(yù)報(bào)6 h的IGSO和MEO衛(wèi)星軌道精度優(yōu)于20cm,GEO衛(wèi)星軌道精度優(yōu)于3m。(6)針對(duì)觀測(cè)量之間相關(guān)性的問(wèn)題,改進(jìn)完善了均方根信息濾波的質(zhì)量控制模型,論證了抗差均方根信息濾波的抗差因子選取。模擬結(jié)果表明,改進(jìn)方法可以對(duì)各種異常值組合進(jìn)行合理取舍,并準(zhǔn)確修復(fù)。同時(shí),對(duì)81個(gè)IGS/MGEX跟蹤站數(shù)據(jù)進(jìn)行衛(wèi)星實(shí)時(shí)鐘差濾波解算和質(zhì)量控制。結(jié)果表明,GPS實(shí)時(shí)衛(wèi)星鐘差精度優(yōu)于0.2 ns,BDS優(yōu)于0.3 ns。整體上達(dá)到了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)厘米級(jí)精密定位的衛(wèi)星鐘差精度要求。(7)針對(duì)精密單點(diǎn)定位載波和偽距觀測(cè)量不等精度和相關(guān)性的特性,提出了采用基于殘差向量的標(biāo)準(zhǔn)化殘差雙抗差因子Kalman濾波,可以有效地克服傳統(tǒng)抗差算法對(duì)高精度觀測(cè)量粗差不敏感的缺點(diǎn),通過(guò)對(duì)殘差向量降相關(guān)和迭代計(jì)算可以有效克服其相關(guān)性。結(jié)果表明,基于殘差的等價(jià)權(quán)陣雙抗差因子Kalman濾波質(zhì)量控制模型,單個(gè)衛(wèi)星粗差對(duì)位置參數(shù)影響小于1 mm,可以有效消除或減弱異常粗差對(duì)定位解的影響。(8)研究了GBM事后、CUM-U超快速和解算的實(shí)時(shí)精密產(chǎn)品分別采用GPS和GPS+BDS組合實(shí)時(shí)PPP的精度。結(jié)果表明:GBM事后、CUM-U超快速和實(shí)時(shí)精密產(chǎn)品若需得到10cm定位精度分別需要15-20min、40min和2-3h的收斂;若需得到平面優(yōu)于2cm、高程優(yōu)于5cm的定位精度分別需要1h、1.5-2h和4-5h的收斂;若需得到mm級(jí)的定位精度分別需要3-4h、4-5h和5-6h的收斂;同時(shí),在GPS衛(wèi)星足夠多的情況下,單GPS和GPS+BDS組合收斂后定位精度基本相當(dāng),但GPS+BDS組合可以加快收斂速度。(9)對(duì)礦區(qū)觀測(cè)條件較好的CORS站和遮擋區(qū)域的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)PPP解算。CORS站解算結(jié)果表明:采用本文方法和實(shí)時(shí)精密產(chǎn)品經(jīng)過(guò)4-5h收斂后,可得到1cm甚至mm級(jí)的定位精度,可以滿足礦山地表實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的精度要求。遮擋區(qū)域?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果表明:在GPS衛(wèi)星數(shù)較少的條件下,GPS+BDS可以較大地提高定位精度和收斂速度。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TD325.4
，

本文編號(hào)：1267683