【摘 要】
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本文对GPS虚拟参考站(Virtual Reference Station,以下简称VRS)算法进行了深入研究,从参考站基线解算到虚拟观测数据的生成和发送,形成了一套完整的理论体系,并通过编程进行
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本文对GPS虚拟参考站(Virtual Reference Station,以下简称VRS)算法进行了深入研究,从参考站基线解算到虚拟观测数据的生成和发送,形成了一套完整的理论体系,并通过编程进行了系统的实现。GPS高精度差分定位,由最初的单基站实时动态差分定位(RTK,Real Time Kinematic)方法发展到现在的网络定位,VRS技术已成为这一领域的发展前沿和研究热点,它是一种基于多基站网络进行GPS载波相位差分定位的新方法,通过与基准站(典型的是三个)之间的基线计算各项误差,并采用一定的算法来消除或大幅削弱这些误差项所造成的影响,非常适用于厘米级实时高精度导航定位。与常规的单基站定位方案相比,VRS不仅能提高定位导航精度,而且能扩大系统定位服务的覆盖范围,提高系统可靠性。VRS技术的实现必须解决好两个关键问题,一个是虚拟参考站观测值(伪距观测值和载波相位观测值)的生成,准确的虚拟观测值必须正确的模拟测站的空间相关误差;另一个是数据链的实现,即控制中心与用户接收机之间进行的数据通讯。本文深入研究了VRS虚拟观测值生成和发送的相关算法;在参考站网络基线模糊度的解算上,一是分析比较了对流层残差在参考站网络基线解算中的影响,采用多历元最小二乘参数估计与LAMBDA搜索相结合的方法,二是研究实现了目前比较热门的参考站基线单历元模糊度解算的方法,并对两者进行了分析对比;在周跳的探测和修复上,对利用双频载波相位观测值相邻历元求差的方法进行了改进,增加了三个约束条件,克服了该方法的两个不足之处,此外还实现了选权拟合法,进一步提高了周跳探测的可靠性;对伪距观测值的虚拟,对比分析了两种不同的算法,选取了精度较高的一种;分析了虚拟观测值生成过程中的各项空间相关误差,给出了各种误差改正的计算方法,并在误差改正数的内插上,采用距离相关线性内插法(1inear interpolation model,简称LIM),实现了高精度虚拟观测值的生成;研究了VRS技术中的数据链问题,实现了差分数据的RTCM-SC104格式实时编码和解码;在算法研究的基础上,编写了VRS实验性软件,验证了算法的正确性和有效性。
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