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GPS精密单点定位(PPP)是一种利用高精度的GPS卫星旱历和卫星钟差以及双频载波相位观测值,并采用非差模型进行高精度单点定位的方法。由于其定位方法简单,只要一台接收机就可以在全球范围内进行静态或动态独立作业,并且可以直接得到分米级甚至厘米级精度的WGS-84坐标或ITRF框架坐标。因此,它在高精度工程测量和动态高精度的导航与定位等方面都具有不可限量的应用前景。本文对动态精密单点定位进行了深入研究,阐述了影响精密单点定位的误差来源及消除或削弱误差的方法,借助于P<3>软件论述了卡尔曼滤波在动态精密单点定位中的应用,通过动态试验分析了动态精密单点定位的精度。
GPS精密单点定位采用的是非差观测模型,其误差不能通过差分方法消除,但是可以通过模型、估计和观测组合来削弱它们的影响。本文除了深入分析了与卫星有关的误差、与卫星信号传播有关的误差、与接收设备有关的误差等GPS定位中的一般误差外,还分析了与地球整体运动有关的地球自转效应、地球潮汐以及大洋负荷等误差,并且分别阐述了消除或削弱这些误差的方法。
卡尔曼滤波是在线性无偏最小方差估计原理下推得的一种递推滤波方法,它引入了状态空间的概念,借助系统的状态转移方程根据前一时刻的状态估值和当前时刻的观测值递推估计新的状态估值。与最小二乘法比较,卡尔曼滤波更适合于GPS动态定位数据的处理。本文以精密单点定位专业解算软件P<3>软件为例,分析了卡尔曼滤波在动态精密单点定位中的应用,讨论了动态情况下卡尔曼滤波器中参数的随机模型,通过实测数据分析了卡尔曼滤波器中参数初值的设定。
本文重点分析了动态精密单点定位的结果和精度。进行了地面车辆动态试验并且采用了P<3>软件和GrafNav差分软件对试验数据进行了解算,然后从内符合与外符合两个层面比较分析了动态精密单点定位的结果和精度。通过分析可知,动态精密单点定位在采用IGs分析中心提供的30s间隔的卫星钟差产品时,可以达到厘米级的定位精度。