GPS单历元定位技术及其在地震观测中的应用

摘要

本文主要介绍了GPS单历元定位技术及其在高频GPS地震观测中的应用。文章分为三个部分： ㈠详细阐述了载波相位定位的数学模型及观测量的一些组合模型，其中包括双频相位的线性组合、双频相位和伪距的线性组合以及差分组合等；通过对测站位置、接收机钟差和大气延迟改正等建立随机模型，运用卡尔曼滤波算法实现单历元相对定位。 ㈡在分析现有GPS动态定位初始模糊度解算方法的基础上，给出了根据双频P码伪距确定模糊度的具体步骤，即先利用非几何模型确定Melbourne-Wubena宽波模糊度整数值的初值，然后以该初值建立宽波模糊度搜索空间，同时计算L1、L2双差残差小数部分作为检验，再利用宽波解算结果求取所有L1、L2的整周模糊度。本文用程序实现了利用双频P码伪距和相位观测值组合单历元解算整周模糊度，并简要分析了解算结果。实验表明：本文的模糊度计算方法对于相距达100km的GPS站点依然有效。 ㈢仔细研究了GAMIT软件中的TRACK动态定位模块，并将其移植到windows系统下，同时对其做了一些改进。利用改进后的微机上的程序，对动态定位、中短基线定位(10到100km)和长基线定位(大于100km)这三类实际观测数据进行了计算。分析结果表明本文采用的单历元模糊度解算算法是成功的，单历元定位对短基线能获得毫米级的解算精度，对中、长基线精度稍差，单历元定位的精度随基线长度的增加而有所削弱。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1研究背景

1.2 GPS高频数据处理研究现状

1.2.1数据处理方法

1.2.2高频GPS观测数据的精度

1.3 GPS高频观测数据在地震学中的应用

1.3.1 在地震动态位移监测中的应用

1.3.2在震源破裂滑动反演中的应用

1.4研究内容及意义

1.5论文结构

第2章 动态差分GPS数据处理模型

2.1卡尔曼滤波估计

2.1.1 Kalman滤波理论基础

2.1.2离散时间系统的线性卡尔曼滤波

2.2 GPS观测量及其线性组合

2.2.1 GPS观测量

2.2.2 GPS观测值线性组合

2.2.3差分相位观测方程

2.3动态定位中的卡尔曼滤波模型

2.3.1位置和速度模型

2.3.2接收机钟模型

2.3.3对流层模型

2.4本章小结

第3章 整周模糊度解算方法

3.1介绍

3.2模糊度的基本概念

3.3双频P码伪距法初始模糊度搜索

3.3.1使用双频P码伪距信息

3.3.2初始模糊度搜索策略

3.4初始整周模糊度解算初步结果分析

3.4.1宽波模糊度初值及其搜索空间的确定

3.4.2利用宽波基线结果计算双差L1/L2模糊度

3.4.3初始模糊度解算效果验证

3.5周跳探测与模糊度的重新确定

3.6新接收卫星模糊度解算

3.7本章小结

第4章 GPS单历元定位程序设计

4.1概述

4.2系统设计

4.2.1系统功能分析

4.2.2系统功能模块设计

4.2.3系统的数据流程图

4.3功能模块详图

4.3.1数据获取

4.3.2广播星历直接计算卫星坐标

4.3.3广播星历或精密星历轨道拟合

4.3.4误差改正

4.4本章小结

第5章 算例分析

5.1动态定位

5.2中短基线定位精度分析

5.3长基线定位精度分析

5.4 San Simon 6.5级地震实测数据分析

5.5天津GPS站点观测数据分析

5.6本章小结

第6章 结论与展望

6.1研究内容总结

6.2未来展望

致 谢

参考文献

个人简历以及在读期间发表的学术论文