许春明[1]2002年在《GPS动态载波相位测量定位技术研究》文中研究指明载波相位测量定位的关键问题是如何确定整周模糊度和周跳的探测和修复。本文对此问题展开研究，讨论了在载体动态运行环境下，动态整周模糊度问题和周跳的探测与修复问题。提出了一种求解整周模糊度的方法和一种探测和修复周跳的方法。 论文首先介绍了GPS动态载波相位测量定位原理，讨论了动态载波相位测量绝对定位的数学模型，给出了一种求解接收机所在位置改正数的方法。其次研究了载波信号整周模糊度求解算法问题，提出了一种新的求解方法，即把整周模糊度作为状态变量通过与惯导的组合得到模糊度的浮动解，然后利用组合滤波器快速算法来实现整周模糊度的求解。再次研究了在动态条件下的载波信号周跳探测与修复问题，提出了利用GPS载波相位测量／惯性导航组合系统的高精度以及惯性导航在短时间内保持高精度的特点来探测和修复周跳的检测方案，并采用卡罗法进行了仿真研究。最后对整个论文的研究工作进行总结，指出论文中提出的方案，方法可行有效。
刘立龙[2]2005年在《动态对动态GPS高精度定位理论及其应用研究》文中认为众所周知,传统的DGPS是一个固定的基准站,通过无线电台把基站的数据传输到流动站上,这一模式能够满足大多数应用的需求,但在某些应用场合,这种固定基准站发送DGPS数据的有限覆盖范围,又不能够满足动态用户的应用需要:例如,远洋编队航行、舰载飞机着舰(或登陆海上作业平台)、编队飞行、空中加油等。在这些应用中,如果仍旧采用固定基准站,移动站与基准站的距离将会变得很长,由此将会产生两个问题:① 随着基线的增长,求解载波相位测量整周模糊度的时间将会增长,而且精度也会降低;② DGPS数据链将会变得很昂贵,不可靠,甚至不可能。 为了解决两个运动目标之间需要高精度的相对定位问题,我们在采用GPS动态载波相位测量技术时,将基准站也设置在运动载体上,而解求出动态用户相对于基准站的相对位置;并将它称为GPS动态对动态载波相位差分技术。本文针对这一情况,就整周模糊度的解算、周跳的修复、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.由于GPS是高轨卫星,如果只有几个历元数据(在动态定位中,GPS接收机采样率一般很高,如10Hz)采用最小二乘估计进行计算时,法矩阵的求逆会出现不稳定,又由于观测噪声不可避免,导致模糊度的浮点解与准确值偏差较大,很难正确地确定整周模糊度,所以以往只有通过增加观测时间来改善法矩阵的状态和模糊度的浮点准确性,这样就降低了快速定位的效率。针对此情况,笔者探讨了用岭估计法、谱迭代修正法、附加约束法来消除其病态性;并用实测结果进行了验证,其结果表明用单频静态数据(采样率为1秒)在连续5个历元即可正确解算出模糊度,从而实现快速定位。 2.动态对动态高精度相对定位的核心问题是如何快速准确地确定载波相位测量整周模糊度,本文在分析已有OTF的基础上,提出一种综合求解模糊度的方法,该方法的基本思想采用分步求解的方法,先用LAMBDA方法搜索一个初始模糊度,然后再组合搜索,实践证明该方法能进一步提高搜索速度。 3.在动态对动态GPS相对定位中,有时两个运动载体相距并不太远(小于10km),针对这种情况,我们提出一种适合单频GPS OTF方法,如果采用常规的算法来求解模糊度,则组成法方程阶数巨大,计算负担太大,难以满足实时性要求,而我们使用QR分解方法,再通过矩阵变换,使模糊度参数与位置参数分离,从而使求模糊度的方程阶数大大减少,该方法具有求解速度快,计算简单,适合在航解算等优点。 4.众所周知,尽管我们在解算过程中采用双差模式,可以消除大部分公共误差的影响,但由于受多路径效应及电离层、对流层残余误差的影响,GPS双差之后数据并不是白噪声,而是含有一个干扰量,如果采用常规的数据处理方法可能会有一个模型误差,针对这种情况,引入H_∞滤波理论。讨论其基本原理及其抗干扰性。 5.分析比较叁种数据处理模型,即LS、Kalman滤波、H_∞滤波,我们可以发现,当γ→∞时,递推方程简化为Kalman滤波方程,这就说明Kalman滤波是的H_∞滤波的特例。通过实验对比,我们发现:当观测数据为白噪声时,叁种模型精度相当,当观测数据含有干扰时,H_∞滤波精度最好,LS次之,Kalman滤波精度最差。 6.周跳是高精度定位中所特有的问题(高精度定位必须采用载波相位测量,实际上是载波相位测量中所特有的问题),所以周跳的探测与修复是GPS高精度定位中另一个核心问题,本文分析已有动态探测与修复周跳的方法,通过算例来说明各种方法的优
刘基余[3]2017年在《GNSS动态载波相位测量的数据处理方法概述——GNSS动态载波相位测量的数据处理方法之一》文中研究指明GNSS动态载波相位测量技术,是获取高精度实时点位的有效途径。但是,它要求正确解算出观测成果的整周模糊度,方可到达预期目的。本文概述了解算整周模糊度的下列方法:双频伪距法、模糊度函数法、最小二乘搜索法和模糊度协方差阵法。
程伟[4]2006年在《基于DSP的GPS动态载波相位差分技术研究》文中研究表明全球定位系统GPS是一个实时、全天候和全球性的星基导航定位系统。GPS相对定位是为提高定位精度而产生和发展起来的,并在此基础上逐步完善了差分GPS技术(DGPS).这在很大程度上提高了GPS定位精度,而高精度的差分GPS定位必须使用精度高的载波相位观测值,其中GPS整周模糊度的快速、正确求解是利用GPS载波相位进行高精度定位中最为关键的问题。载波相位差分技术又称为RTK技术(real time kinematic),是建立在实时处理两个测站的载波相位基础上的。RTK进行定位时,安装在参考站上的GPS接收机对所有可见的GPS卫星进行连续的观测,并将其观测到的数据,通过无线数据链路实时地发送给移动站。在移动站上,GPS接收机在接受GPS卫星信号的同时,通过数传电台接收参考站的观测数据,然后根据载波相对定位的原理,实时地计算出移动站的位置,这样就对移动站的计算能力提出了很高的要求。随着通信技术和信号处理技术的快速发展,DSP的普遍应用,使得我们可以利用载波相位观测量进行实时差分GPS定位,其定位精度可达厘米级,这是的测绘领域的动态精密测量和导航领域中的精密卫星制导成为可能。 本文介绍了全球定位系统GPS的组成及功能,阐述了载波相位差分系统的数学模型和工作原理,并用仿真了其定位性能,介绍了整周模糊度求解的基本思想,分析了各种模糊度求解方法,重点选取了其中的LAMBDA(最小二乘去相关调整)方法进行讨论。基于整周模糊度的浮点解和其协方差矩阵,首先实现模糊度去相关,然后在去除相关的模糊度搜索空间之内进行整数搜索,得到整周模糊度的固定解。在成功高效的求解出整周模糊度的前提下,可以计算出基线固定解,实现实时、动态精密定位。论文最后,将求解整周模糊度的LAMBDA算法的核心部分用C程序在DSP平台上实现,通过测试数据验证,得到LAMBDA算法在DSP平台上能够成功的求解整周模糊度,可以运用在载波相位实时差分系统中,实现精密定位
张丽娜[5]2008年在《精密单点定位技术在IMU/GPS辅助航空摄影中的应用研究》文中认为IMU/GPS(Inertial Measuremem Unit/Global Position System)辅助航空摄影技术可以直接获取像片的六个外方位元素,包括叁个线元素和叁个角元素,采用此技术进行航空摄影测量时可无需或只需极少数的地面控制点,对中小比例尺成图可不做空叁(大比例尺成图时也只需做自动空叁即可)直接进行定向,进而缩短航摄成图周期,节约成本。目前IMU/GPS辅助航空摄影测量技术中,GPS的数据处理主要采用差分GPS方法,DGPS技术不需要考虑复杂的误差模型,解算模型简单、待估参数少、定位精度高,因此被广泛应用在IMU/GPS辅助航空摄影中。但是随着IMU/GPS辅助航空摄影测量技术的日趋成熟,其缺点也日益显现。不足之处在于:作业时至少一台接收机置于基准站上进行连续观测,不仅影响了作业效率,还增加人力、物力和财力的投入;随着用户与基站距离的增加,对流层延迟、电离层延迟等误差的相关性减弱,其精度降低。精密单点定位技术的出现,为IMU/GPS辅助航空摄影提供了新的解决方案。目前国际GPS服务组织IGS所提供的精密星历和精密钟差的精度已经很高。随着接收机性能的不断改善,载波相位精度不断提高,以及大气改正模型和改正方法不断深入,为精密单点定位技术应用在IMU/GPS辅助航空摄影中提供了可能性。本文对精密单点定位技术和IMU/GPS辅助航空摄影测量技术的原理进行了系统性的论述,并结合具体的航摄摄区,分析了精密单点定位精度、IMU/PPP联合滤波的精度以及IMU/PPP辅助空中叁角测量的加密精度,对结果进行了分析,总结了IMU/PPP辅助航空摄影的技术流程。本文研究的主要内容包括:1.利用GrafNav 7.8GPS数据处理软件,实现PPP和DGPS的解算,并结合常规空中叁角测量的结果,分析了精密单点定位算法的解算精度;2.利用AEROoffice软件对GPS和IMU数据进行联合滤波处理,并通过检校场进行偏心分量与偏心角元素的改正,输出外方位元素。同样结合常规空中叁角测量的结果,分析检校前和检校后IMU/PPP联合滤波的精度;3.利用Geolord-AT(PBBA)软件进行加密检测实验,分析IMU/PPP辅助空中叁角测量的加密精度,并和IMU/DGPS辅助空中叁角测量的加密精度进行比较分析,得出结论;4.总结IMU/PPP辅助航空摄影的技术流程和实施方案。通过以上研究,得到以下的结论:与DGPS的解算结果相比,PPP的内符合精度略低。PPP和DGPS坐标值较差存在一定的系统差。IMU/PPP联合滤波后,与IMU/DGPS的较差同PPP和DGPS的较差一致,存在一定的系统较差。经检校改正后,IMU/PPP与IMU/DGPS的最终结果相当。通过加密实验表明,采用IMU/PPP辅助航空摄影,只需加入四角平高控制点即可满足1:10000成图比例尺的规范要求;若不用地面控制点,则不能满足相应规范要求。本文同时指出提高精密星历和精密钟差的解算时间是今后需要研究的一个方向;另外精密单点定位的非差组合模糊度不再具有整数特性,因此精密单点定位的质量控制显得尤为重要,也是今后需要研究的内容之一;动态条件下天顶对流层改正的方法有待于进一步的探索。本文的组织安排如下:第一章是绪论部分。介绍本文研究的意义,阐述了IMU/DGPS辅助航空摄影的发展及精密单点定位技术在国内外研究现状,介绍了近几年精密单点定位技术在航空摄影测量中的应用情况,并对本文的内容进行简要的说明;第二章对精密单点定位技术进行了介绍。通过对国内外相关资料的分析和整理,简要的说明了精密单点定位技术的参考系统,包括时间系统和坐标系统,并对分析、处理和整理精密星历和精密钟差成果的国际GPS服务机构进行了简单的介绍。最后从精密单点定位技术的原理出发,重点探索了精密单点定位的误差来源。第叁章介绍了IMU/GPS辅助航空摄影测量技术的原理。从IMU/GPS的系统构成出发,介绍IMU/GPS辅助航空摄影的方法及相关术语,重点介绍了IMU/GPS辅助航空摄影测量中的坐标系统及转角系统,并分析了各坐标系统及其之间的转换关系,通过坐标系统之间的转换求出摄影测量所需要的姿态角Phi,Omega和Kappa。最后对IMU/GPS系统原理和IMU/GPS辅助航空叁角测量原理做了详细说明。第四章以实际航摄项目为例,研究了PPP的精度,IMU/PPP联合滤波的精度以及IMU/PPP辅助航空叁角测量在无地面控制和角点控制下的加密精度。并总结了IMU/PPP辅助航空摄影的技术流程。第五章是对全文研究工作的总结,提出了总体的结论和建议,并对未来的研究工作提出了一些设想和展望。
彭秀英[6]2007年在《GPS周跳探测与修复的算法研究与实现》文中研究表明GPS载波相位观测值的周跳探测与修复是GPS高精度定位中必须要解决的重要课题和研究方向。本文系统地研究了GPS周跳探测与修复的理论与方法,以多项式拟合法、电离层残差法、Melbourne-Wübbena组合法和叁差法为重点,对GPS周跳探测与修复的理论与算法进行了深入地研究,编制了GPS周跳探测与修复软件,利用GPS实测数据,对该软件进行了试算,并对上述方法的探测效果进行了较为详细地分析。在相关文献中,都从理论上说明了多项式拟合法的探测效果受采样率的影响。本文利用3阶多项式,对不同采样率的观测数据进行了试算和分析,结果表明该方法的周跳探测能力随采样率的减小而降低。因此在实际应用中,需根据观测数据采样率的大小来确定多项式拟合法探测周跳值的范围。本文首次采用C/A码伪距差分约束来解决电离层残差法探测周跳大小时的多值性问题,并验证了该方法的可行性。利用Melbourne-Wübbena组合进行宽巷周跳的探测与修复,采用递推计算的方法,能有效地探测出0.5周以上的宽巷周跳。在周跳失锁时间较短的情况下,叁差法探测与修复周跳的能力较强。本文采用不相关算法对其进行了试算。本文详细介绍了GPS现代化后周跳检测量的构造问题,研究了利用超宽巷组合来固定L1、L2模糊度的模型,对具体的实现过程进行了改进。编制了基于超宽巷组合的周跳探测程序,并首次利用模拟数据验证了该方法的可行性。
陆维维[7]2006年在《GPS动态载波相位测量技术研究及应用》文中研究表明目前GPS的发展趋势表明，动态定位比静态定位具有更加广阔的应用天地，而只有载波相位差分技术才能满足实时高精度定位的要求。因此，积极开展动态定位理论的研究，解决GPS动态载波相位测量技术中的关键问题，对进一步拓展GPS技术的应用有重要意义。 本文在分析讨论GPS载波相位测量误差来源及动态系统可靠性理论的基础上，研究了载波相位动态定位中整周模糊度确定、周跳探测与修复的问题，同时探讨了RTK测量技术及在线路工程测量中的应用。主要内容如下： (1)论述了GPS观测中的各种误差来源和影响规律，分析了载波相位观测值差分形式和双频载波相位观测值线性组合及应用特点，并讨论了载波相位动态相对定位的差分改正方法以及坐标转换等问题。 (2)深入研究了动态系统的可靠性和粗差探测方法，把粗差探测算法应用于GPS动态定位系统，并用试验验证了算法的有效性。 (3)讨论了整周模糊度实时解算方法(OTF)，分析了加速模糊度搜索的方法。分析了双频P码伪距法、模糊度函数法、最小二乘搜索法、模糊度协方差法的原理，并总结了它们各自的优缺点和适用范围。在此基础上探讨了一种改进的整周模糊度动态快速解算方法，这种方法结合了最小二乘分组搜索方法和整数高斯变换方法，减少了备选整周模糊度的组合数，并通过采用4种检验方法来剔除不正确的模糊度组合，从而能以较短的时间和较高的可靠性解算出正确的整周模糊度。 (4)探讨了周跳探测检测量的构造，分析了用于GPS动态定位的双差检测量、电离层残差检测量和载波伪距组合检测量的数学模型和应用特点。深入研究了高次差法、多项式拟合法、电离层残差法和伪距载波相位组合法等4种周跳探测与修复方法的数学模型，并从采样率的角度出发，用算例对这4种方法探测和修复周跳的能力进行了分析，总结了它们的应用特点。 (5)阐述了RTK技术的原理、作业模式和系统构成，全面分析了影响RTK作业精度的各种因素，并讨论用相应的方法来消除或减弱这些因素的影响。探讨了RTK在线路工程测量中的应用情况，并用实例进行了分析。
张旭[8]2007年在《GPS载波相位定位算法研究与仿真》文中指出近年来，随着GPS技术的发展和完善，单独使用伪距定位已经不能够满足高精度定位的要求，利用GPS载波相位进行快速准确定位的研究开始广泛受到人们的关注，载波相位测量定位的关键问题是如何确定整周模糊度和周跳的探测与修复。本论文针对这两个问题进行研究和讨论，以GPS分析仿真软件系统为背景，设计实现载波相位算法仿真组件。论文首先介绍了GPS测量定位方法以及原理，并进一步介绍了载波相位的定位技术，接着讨论了载波相位测量定位的数学模型，推导了GPS几种差分方程和相对定位数学模型中的误差修正。通过对整周模糊度搜索确定技术的理论分析，根据观测域的不同讨论了几种整周模糊度搜索技术，包括基于观测域的整周模糊度搜索、基于坐标域的整周模糊度搜索和基于模糊度域的整周模糊度搜索；并分别介绍了几种搜索技术中的典型算法，如双频伪距载波相位组合法、模糊度函数法和LAMBDA算法。并重点分析了LAMBDA算法，利用马尔可夫估计，推导了GPS整周模糊度估计矢量和导航定位参数估计矢量的表达式以及相应的协方差矩阵；通过对实际的测量实验获取的数据分析来比较几种GPS整周模糊度确定算法，并对其进行了计算机仿真，认为LAMBDA算法是实现整周模糊度动态确定较为有效的算法；此外，还研究了周跳检测与修复的几种常用方法，提出了利用双频P码伪距法和载波相位变化率法来探测和修复周跳，并通过试验数据对该算法进行了验证。最后，基于COM组件设计思想设计实现了GPS分析仿真软件的功能组件——载波相位算法软件。
刘基余, 陈小明[9]2018年在《GNSS动态载波相位测量的工程实践——GNSS动态载波相位测量的数据处理方法之六》文中提出GNSS动态载波相位测量,能够为航空对地摄影测量、航天测控设备的精度鉴定和机载惯性导航系统校验性等项工程应用测定高精度的实时点位。我们200余架次飞行的机载GPS动态载波相位测量工程实用表明,飞机在航点位达到了亚米级的测量精度。
王琼[10]2008年在《RTK测量精度分析与研究》文中进行了进一步梳理RTK技术于二十世纪九十年代由GPS测量技术发展而来。经过十几年的发展RTK技术与传统测量手段相比在碎部测量、控制测量,放线、测点等工作中表现出极大的优势。本文以RTK技术与传统测量手段的不同之处为切入点,对高等级的基准测量成果与同名RTK点的测量成果进行比较;研究了RTK测量结果的稳定性;小面积范围内RTK大地高拟合后代替正常高的精度;分析了RTK测量中点位误差随距离的变化关系。总结出RTK测量中的一些经验,对理论研究和实际工作具有指导意义。
参考文献：
[1]. GPS动态载波相位测量定位技术研究[D]. 许春明. 哈尔滨工程大学. 2002
[2]. 动态对动态GPS高精度定位理论及其应用研究[D]. 刘立龙. 武汉大学. 2005
[3]. GNSS动态载波相位测量的数据处理方法概述——GNSS动态载波相位测量的数据处理方法之一[J]. 刘基余. 数字通信世界. 2017
[4]. 基于DSP的GPS动态载波相位差分技术研究[D]. 程伟. 西北工业大学. 2006
[5]. 精密单点定位技术在IMU/GPS辅助航空摄影中的应用研究[D]. 张丽娜. 中国地质大学. 2008
[6]. GPS周跳探测与修复的算法研究与实现[D]. 彭秀英. 中国石油大学. 2007
[7]. GPS动态载波相位测量技术研究及应用[D]. 陆维维. 河海大学. 2006
[8]. GPS载波相位定位算法研究与仿真[D]. 张旭. 哈尔滨工程大学. 2007
[9]. GNSS动态载波相位测量的工程实践——GNSS动态载波相位测量的数据处理方法之六[J]. 刘基余, 陈小明. 数字通信世界. 2018
[10]. RTK测量精度分析与研究[D]. 王琼. 吉林大学. 2008
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