GPS动态定位后处理软件研究

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实时动态定位(RTK)是GPS重要的应用研究领域之一,通过建立参考站与流动站间的无线通信链路获取运动目标的实时位置。但对于没有实时性要求的应用,可将采集到的数据带回室内进行后处理,即动态后处理。同时,精密星历的使用及更完善的误差模型修正也使得动态定位后处理在定位精度方面更具优势。Track是目前动态定位后处理的常用解算模块,它运行在UNIX或LINUX操作系统上,安装复杂且不具备可视化界面。鉴于这些需求与不足,本文通过研读Track源代码,在掌握单历元动态定位理论的基础上针对Windwos操作系统开发了一套界面友好的动态定位后处理原型程序,并使用实测数据对其进行试验,分析了原型程序的模糊度解算能力和定位精度,讨论了不同基线长度与定位精度的关系、不同观测时长与定位精度的关系。本程序的核心是整周模糊度解算和单历元卡尔曼滤波定位,包括以下功能模块:文件读取模块;参数设置模块;模糊度解算模块;卡尔曼滤波模块;其他辅助功能模块(文档输出、坐标系转换、时间系统转换、时序图显示、数据库查询等)。本文通过八组实测IGS或四川CORS网观测1HZ数据展开试验。前四组数据具有相同观测时长(1小时),基线长度分别为5km、42kmm、123kmm、235km,用于分析程序的整周模糊度解算能力和不同基线长度的定位精度;后四组数据的测站相同、起始时间相同,观测时长分别为15分钟、30分钟、45分钟、60分钟,用于分析观测时长与定位精度的关系。试验方法为提取Track模块和本程序解算各组数据的整周模糊度和坐标结果,比较两程序解算的坐标均值和标准差,并将均值与测站理论坐标作比较。试验结论如下:本程序的整周模糊度解与Track计算结果基本吻合,部分模糊度存在1-2周差异。Track处理1HZ数据,短基线的定位精度可达毫米级;中短基线水平精度可达毫米,高程精度为1-2厘米;中长基线的水平定位精度在1-2厘米,高程精度在2-3厘米;长基线的定位精度可达厘米级。本文开发的原型程序基本实现了动态定位后处理功能,短基线的定位精度可达1-2厘米;中短基线定位精度为2-3厘米;中长基线定位精度为厘米级别;长基线的定位精度在分米级。平面精度优于高程精度,基线越短解算精度越高。观测时间过短时后处理定位精度难以保证,30分钟以上初始观测时长且新加入卫星观测15分钟以上时,后处理可达厘米级定位精度;观测时间满足需要后,延长观测时间并不能提高定位精度。
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