GPS精密单点定位理论研究与软件设计

来源 :桂林工学院 桂林理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tftaofeng
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传统GPS单点定位是利用测码伪距观测值以及由广播星历所提供的卫星轨道参数和卫星钟改正数进行的,其优点是数据采集和处理较为方便、自由、简单,用户在任一时刻只需用一台GPS接收机就能获得WGS-84坐标系下的三维坐标。但由于伪距观测值的精度一般为数分米至数米,用广播星历所求得的卫星位置的误差可达数米至数十米,卫星钟改正数的误差为±20 ns左右,只能用于导航及资源调查、勘探等一些低精度的领域中。 精密单点定位(PPP)是利用国际GPS服务机构IGS提供的或自己计算的GPS精密星历和精密钟差文件,以无电离层影响的载波相位和伪距组合观测值为观测资料,对测站的位置、接收机钟差、对流层天顶延迟以及组合后的相位模糊度等参数进行估计。用户通过一台含双频双P码GPS接收机就可以实现在数千平方公里乃至全球范围内的高精度定位。它的特点在于各站的解算相互独立,计算量远远小于一般的相对定位,显示出其一定的优势。精密单点定位与相对定位相比有以下等优点: (1)不需要架设基准站(2)单台接收机实现高精度静态和动态定位(3)作业机动灵活、成本低、效率高(4)直接得到最新ITRF框架下的三维地心坐标(ITRF2000)本文系统阐述了精密单点定位的理论,针对GPS观测数据文件,数据预处理中:周跳的探测与修复、整周模糊度的解算、粗差的剔除、伪距平滑、数学处理模型等问题展开研究,论文主要贡献有以下几点: 1、对标准RINEX格式的观测文件、广播星历文件;间隔15分钟sp3格式的精密星历文件和间隔5分钟clk格式的精密卫星钟差文件进行了研究,并实现上述四种文件的计算机读取与保存。 2、精密星历卫星轨道的计算是精密单点定位中的一个重要计算步骤,本文运用勒让德和切比雪夫正交多项式对精密星历卫星轨道进行了拟合,并通过实例讨论了拟合精度与拟合阶数之间的关系,实现了毫米级的高精度卫星坐标的计算。运用切比雪夫多项式拟合的方法可标准化卫星轨道,拟合后将多项式系数保存在计算机内存中,以备以后计算卫星坐标时调用,这样大大缩短了计算高精度卫星坐标的时间。 3、分析了精密单点定位中各种误差改正模型的公式,着重讨论了对流层对精密单点定位的影响,由于测站气象参数不容易得到,本文程序设计时采用的方法是设置对流层参数对对流层偏差进行估计。 4、研究了精密单点定位中周跳的探测方法。对于整周模糊度的确定,在未发生周跳的情况下,整周未知数当作常数处理,在发生周跳的情况下,整周未知数当作一个新的常数参数进行处理。单历元数据可以采用最小二乘法解算得到最后结果,静态条件下多个历元数据采用序贯最小二乘法法进行解算。 5、精密单点定位程序的实现,其中包括计算流程、主程序界面设计、快捷菜单以及常用工具菜单,如坐标转换,数值内插等工具。并验证了静态条件下精密单点定位软件的可靠性。 6、对论文做了总结,指出本文和程序设计中,精密单点定位下一步需要解决的问题。
其他文献
在工程问题中,物体的运动过程所具有的形态或者是它们的运动轨迹,实际上都是在空中演化的流形。因此,如果能够对其的演化过程(流形)进行实时的测量,就能对这种物质的演化进行