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GPS作为当今最先进的测量手段之一,其定位理论和技术已在大地测量、精密工程测量、地壳运动监测等诸多领域得到广泛应用。但在深山峡谷的水电工程形变监测中应用GPS定位时,由于卫星信号遮蔽严重使定位精度迅速下降;并且受系统本身的一些先天性因素限制,GPS在垂直方向上的定位误差通常为水平方向的2~3倍。此外,目前在地下、室内和隧道中还无法直接利用GPS进行观测。
伪卫星定位技术是解决GPS现存问题的有效途径之一。采用伪卫星增强GPS进行定位能够增加可用星数目,改善卫星星座几何图形结构,从而提高系统的定位精度和可靠性;附加的伪卫星观测量还有利于增强GPS模糊度的解算,提高搜索速度和解算精度。
本文研究GPS和伪卫星组合定位方法,主要的研究内容如下:
1.系统地介绍了伪卫星定位原理及其应用中一些关键技术问题;针对GPS伪卫星不同组合定位方式的观测模型,重点研究了伪卫星和单频GPS接收机的组合系统。
2.针对常规GPS对流层模型及伪卫星信号传播的特点,深入研究伪卫星对流层延迟改正模型,并进行计算分析,比较各模型在不同观测状念下的改正效果。
3.基于伪卫星多路径误差的特性设定合理的权函数,利用改进最小二乘法估计出多路径误差改正参数,以修正GPS伪卫星组合系统中的多路径偏差。
4.设计GPS伪卫星组合定位解算程序。主要包括数据读入、单差、双差处理、信号的修复与检测、FARA算法求解模糊度以及基线向量解算等子模块。
5.利用自行编写的GPS伪卫星组合系统定位解算软件实现了信号检测与修复子模块的功能。通过实测数据的计算结果验证了在有效消除和减弱伪卫星多路径误差后,GPS伪卫星组合定位精度得到显著的提高。