【摘 要】
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进入21世纪以来,基于位置信息的服务迅速发展,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)在人们的生活中变得越来越无可替代。全球卫星导航系统定位方式主要有标准单点定位、标准差分定位、精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)和载波差分定位(Real-time kinematic,RTK)四种。其中,精密单点定位因
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进入21世纪以来,基于位置信息的服务迅速发展,全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)在人们的生活中变得越来越无可替代。全球卫星导航系统定位方式主要有标准单点定位、标准差分定位、精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)和载波差分定位(Real-time kinematic,RTK)四种。其中,精密单点定位因为不需要基准站而广泛的应用于海上航行、无人区测绘等场景。首先,精密单点定位是一种单站定位技术,无法通过差分消除卫星时钟偏差(Satellite Clock Bias,SCB)。其次,精密单点定位是一种精密定位技术,需要测量载波相位值和解算整周模糊度(Ambiguity Resolution,AR),由此会产生周跳(Cycle Slips)的探测与修复问题。因此,本文针对精密单点定位中最常见的非差无电离层模型做了以下两方面工作:一、基于Prophet模型的卫星时钟偏差预测。在精密单点定位中,无法通过差分消除卫星时钟偏差,因此会增加定位误差。卫星时钟偏差的预报精度成为制约定位精度的关键因素之一。国际GNSS服务站(International GNSS Service,IGS)虽然提供快速星历预测部分(IGU-P),但其质量和实时性均无法满足实际应用。为了提高精密单点定位精度,本文利用Prophet模型对卫星时钟偏差进行预报。具体来说,从国际GNSS服务站发布的快速星历(IGU-O)中的观测部分读取到卫星时钟偏差。接下来将相邻历元间卫星时钟偏差值相减得到卫星时钟偏差单差序列。然后用Prophet模型对卫星时钟偏差单差序列进行预报。最后,将预测结果代入精密单点定位观测方程得到定位结果。采用IGS公布的最终星历(IGF)作为基准,并将实验结果与快速星历预测部分进行对比分析。实验结果表明,本文模型的钟差预测精度更高。二、基于改进TurboEdit算法的周跳探测与修复方法。在精密定位中必然会涉及到载波相位观测值和整周模糊度,因此周跳的探测与修复是完成精密单点定位的关键。传统的TurboEdit算法中使用了多频观测值的MW(Melborne-Wubbena)组合和GF(Geometry-Free)组合。针对该算法的不足,本文提出了一种综合考虑MW组合卫星高度角和GF组合观测值差分方式的TurboEdit方法。对于该算法中MW组合部分,设计了动态平滑窗口模型,该模型中计算整周模糊度平均值的历元区间可以随卫星高度角变化。对于该算法中对于GF组合部分,使用相邻历元进行二次差分去除噪声较大的伪距误差。实验结果表明,综合考虑MW组合卫星高度角和GF组合观测值差分方式的TurboEdit方法可以有效探测出较小的周跳,这为继续计算整周模糊度和后续精密定位解算奠定了基础。
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