连续运行参考站网络实时动态定位理论、算法和系统实现

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基于连续运行参考站的网络实时动态定位技术与常规实时动态定位技术相比,具有以下优点:1.连续运行。参考站的连续运行可以增加多余观测值;有利于削弱参考站上的周期性误差,包括消除周日性误差、季节性误差以及周年性误差;可实现全天候不间断精确导航定位服务。2.多个参考站。利用多个参考站可以增加多余观测值;可以建立精确的空间相关误差区域模型,极大的提高导航定位服务的精度和可用性;可以形成相互备份的参考站(冗余参考站),保障服务的可靠性和连续性;利用大规模多参考站形成的参考站网络,可以提供广域无缝导航定位服务。显然,连续运行参考站网络实时动态定位技术具有常规实时动态定位技术无可比拟的优势。以连续运行参考站网络为主的地理空间数据基础设施建设是未来国家基础设施建设的重点,而基于连续运行参考站的网络实时动态导航定位服务又是其极具潜力的应用业务,因此,研究基于连续运行参考站的网络实时动态定位系统具有极高的理论价值和实用意义。本文以实现可稳定连续运行、多用户并发访问的大范围、高精度、高可靠性和可用性的网络实时动态定位服务系统为目标,从分析影响网络实时动态定位精度和可用性的误差源入手,以最优化网络的构造、实时数据获取和预处理、网络模糊度的解算、网络参数(包括空间相关误差)的估计、网络改正数(观测值)的生成和发布、以及用户的精确实时动态定位为主线,详细的分析和研究了网络实时动态定位的原理,同时形成了一系列创新算法和改进算法,经过大量试验证明,这些算法是卓有成效的。在这些研究成果基础上,自主研发了一套基于虚拟参考站技术的网络实时动态定位服务系统--增强的虚拟参考站网络解决方案及其系统软件(VENUS),经系统性的测试和评估,证明了该系统达到了预期的目标,也证明了本文提出的理论和算法的正确性和高效性。本文的主要内容包括两部分:1.理论与算法研究。本文提出了大规模连续运行参考站网络的优化构造算法和快速更新算法;详细分析了各项误差源,提出和改进了关于空间相关误差和非空间相关误差的多种削弱或消除方法;在实时数据预处理方面,提出了一种新的基于卡尔曼滤波的最小二乘周跳整数估计方法;通过分析观测值间的线性无关性和模糊度间的相关性,构造了最优的多基线观测方程组,并提出了综合的快速可靠的模糊度解算方案;在网络实时动态定位技术方面,通过分析虚拟参考站、主辅站和区域改正数技术在网络参数估计、网络改正数(观测值)的生成和发布等方面的不足,提出了一种新的网络实时动态定位综合技术--增强参考站技术;基于增强参考站技术,提出了一种具有小传输量的基于RTCM的改正数编码格式。2.开发具有自主知识产权的增强虚拟参考站系统。实现了一套基于虚拟参考站技术的网络实时动态定位服务系统--增强的虚拟参考站网络解决方案;通过系统的测试和评估,证明了该系统是一套可稳定连续运行、多用户并发访问的大范围、高精度、高可靠性和可用性的网络实时动态定位服务系统;与GPSNetTM和SpiderNetTM等国际上的同类优秀软件相比,性能相当。
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