【摘 要】
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在导航定位技术逐渐向低成本、高精度方面发展的趋势下,许多实际工程问题对GNSS相对定位技术提出了相应的需求。低成本设备其观测数据具有粗差、周跳多、多路径影响严重等特点,给数据处理环节带来了一定的挑战。本文在对低成本设备的数据质量特点进行分析的基础上,在相对定位算法中数据预处理、抗差估计、数学模型等方面,针对低成本定位模块的数据特点进行了优化和改进。本文主要工作和结论如下:1.开展了全面细致的低成本
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在导航定位技术逐渐向低成本、高精度方面发展的趋势下,许多实际工程问题对GNSS相对定位技术提出了相应的需求。低成本设备其观测数据具有粗差、周跳多、多路径影响严重等特点,给数据处理环节带来了一定的挑战。本文在对低成本设备的数据质量特点进行分析的基础上,在相对定位算法中数据预处理、抗差估计、数学模型等方面,针对低成本定位模块的数据特点进行了优化和改进。本文主要工作和结论如下:1.开展了全面细致的低成本设备数据质量评估与分析工作。从观测值质量以及测速精度等方面,对比分析了:○1测量型接收机与低成本接收机之间的差异、○2不同类型的天线对低成本接收机数据质量的影响、○3动态情况下低成本设备的数据质量情况。主要结论如下:a.在观测值质量方面发现:低成本接收机与测量型接收机相比,观测数据中存在较多的粗差和多路径效应的影响;天线对低成本接收机相位观测值的影响较小,但伪距观测值在采用优质天线时,精度存在一定的提升;低成本接收机的双差相位观测值中,存在半周现象,且在动态环境下更为严重。b.在测速精度方面:低成本接收机的测速结果与测量型接收机相比,载波历元间差分测速的精度差异较小,但前者的多普勒测速结果中存在更为明显的噪声影响;静态时低成本设备进行多普勒测速以及载波历元间差分测速分别能够达到厘米级、毫米级,动态时测速精度分别能够达到分米级、厘米级。2.研究设计了适用于低成本GNSS RTK定位的验前剔除粗差及验后抗差方案。针对低成本数据,在高度角、信噪比、基于先验位置的伪距粗差探测方面进行分析改进,此外针对预处理过程中可能存在漏探的小周跳的情况,此处采用一种改进的IGGIII抗差方案。实测数据表明,上述抗差方案能够有效提升定位精度及模糊度固定率。3.提出了一种适用于低成本GNSS RTK数据处理的联合周跳探测方法。对多普勒辅助探测周跳在高采样率下的周跳探测性能进行了分析,结果表明:对于ublox一类的低成本接收机,由于其观测值精度较低,此时多普勒辅助探测周跳法对周跳的敏感性较低,在动态情况下仅能够探测出3周及3周以上的周跳。为解决多普勒辅助探测周跳法的不足,采用载波历元间差分进行二次周跳探测,实验结果表明,本文使用的联合周跳探测的方案,在有效数据较多的情况下,能够成功探测出1周及一周以上的周跳。4.研究了速度约束的GNSS RTK定位模型与算法。对比分析了在多历元和单历元两种模式下,静态、动态低成本相对定位的精度差异。分析了速度约束的单历元相对定位算法的性能,实测数据表明:传统的单历元模式解算结果中存在大量的粗差及异常,多历元模式在周跳处理较好的情况下,定位结果的精度和稳定性较高;在采用速度信息进行约束后,单历元解算结果的可靠性明显提升,但相比于多历元定位结果,还存在一定的差距。5.提出了一种适用于低成本GNSS相对定位的算法策略,实测数据表明,在网络RTK的支持下或在短距离RTK的情况下,利用低成本的定位模块在复杂（高楼、树木遮挡）的观测环境,根据以上解算策略能够保证在开阔或者半开阔环境下获得稳定可靠的定位结果,其整体解算精度在分米级,固定解的定位精度在厘米级。
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