精密定位若干误差分析及实时精密单点定位研究

摘要

精密定位中的误差项是影响定位精度的最直接也是最主要的因素。随着对定位精度要求的不断提高,需要建立更加准确有效的误差改正模型。本论文对影响精密定位精度的卫星轨道插值、接收机天线整流罩影响以及多路径效应等误差项展开了较为深入的研究。另外,实时精密单点定位技术(Real-timePrecisePointPositioning,简称RT-PPP)已成为当前GNSS领域的研究热点,也将是目前乃至未来实时高精度动态定位的主要技术手段之一。本论文针对实时精密单点定位技术存在的关键问题,重点研究了基于区域IGS站网实时估计钟差的实时PPP方法,以及在此基础上提出的改进方法——一种无需精密钟差的实时PPP方法。论文的主要成果和贡献如下:
　　1、针对精密定位中的轨道插值误差,定量分析了6种插值方法在GPS轨道内插中的精度,得出6种方法在结果上的一致性和原理上的等价性,都在取9阶时其内插精度都为最优,并且内插得到的标准化轨道完全可以满足后续解算的要求。
　　2、证明了6种一般内插方法不适合低轨卫星如GOCE卫星的轨道和速度插值,最后研究提出了一种高精度GOCE卫星几何速度的插值方法,该方法大大提高了速度插值精度和可靠性。运用本文方法获取的高精度几何法轨道速度,将为后续基于GOCE卫星几何法轨道的重力场恢复提供强有力的支撑。
　　3、总结得出接收机天线整流罩是通过天线相位中心的变化来影响定位精度,得到了整流罩对天线相位中心的影响与高度角成正耦合关系的结论,并比较分析了不同类型天线整流罩对相对定位和PPP精度的影响,给出了定位计算时整流罩选择问题的建议。
　　4、研究了在精密定位中常被忽略的多路径效应的影响,通过伪距减载波方法(CMC)定量给出了中国区域内5个IGS测站的多路径影响水平,并运用最小均方自适应算法(LMS)对原始多路径误差进行滤波处理,结果证实新滤波算法的误差改正率维持在80％以上,这有利于提高后续定位的精度。
　　5、提出了基于区域IGS网估计卫星钟差的实时精密单点定位方法,用该方法估计得到的钟差与IGS精密钟差产品具有较好的一致性,互差的RMS优于0.1ns,利用该方法求解出的钟差,可以获得厘米级的实时PPP精度。
　　6、指出了基于区域IGS网估计卫星钟差的实时精密单点定位方法的一些缺点,提出了一种无需精密钟差的实时精密单点定位方法,结果表明新方法不仅对参考站数量的要求较低,而且平均精度优于同等条件下估计卫星钟差的PPP方法,精度提高近28.8%。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 精密单点定位的研究背景及现状

1.3研究意义与主要研究内容

第二章 精密单点定位的基础知识

2.1 引言

2.2 时间系统与坐标系统

2.3 GPS观测模型

2.4 精密单点定位的主要误差项及改正模型

2.5 GPS精密单点定位技术及参数估计

2.6 本章小结

第三章 卫星轨道插值误差研究

3.1 引言

3.3 GPS卫星轨道插值研究

3.4 GOCE卫星几何法轨道插值及速度确定研究

3.5 本章小结

第四章 天线整流罩对精密定位精度的影响分析

4.1 引言

4.2 天线罩的类型与天线相位中心改正模型

4.3 数据处理及结果分析

4.4 本章小结

第五章 中国IGS站多路径误差估计及其改进算法

5.1 引言

5.2 GPS多路径误差估计方法及改进算法

5.3 试验与结果分析

5.4 本章小结

第六章 两种实时精密单点定位算法比较分析

6.1 引言

6.2 基于IGS区域网的卫星钟差实时估计

6.3 无需精密钟差的实时精密单点定位方法

6.4 算例分析

6.5 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的主要研究成果

致谢