GPS單頻精密單點(diǎn)定位與區(qū)域電離層模型研究.pdf

1、隨著近年來(lái)IGS軌道和鐘差產(chǎn)品精度的不斷提高,非差精密單點(diǎn)定位(PPP)技術(shù)因其作業(yè)高效、定位精度高、成本低等優(yōu)勢(shì),成為目前GPS應(yīng)用領(lǐng)域最為廣泛的技術(shù)之一,而其中基于低廉的單頻GPS接收機(jī)的單頻精密單點(diǎn)定位技術(shù)也受到了廣泛的關(guān)注。本文基于此,開(kāi)展了一系列單頻精密單點(diǎn)定位的理論研究和算法實(shí)現(xiàn),并針對(duì)影響單頻用戶(hù)定位精度最棘手的誤差源——電離層誤差,開(kāi)展了高精度區(qū)域電離層延遲模型的建立研究,研究了多個(gè)改進(jìn)的新方法,不但為研究電離層的活動(dòng)特

2、性、變化規(guī)律,以及電離層預(yù)報(bào)等提供了新的途徑,而且可以高效修正單頻用戶(hù)電離層延遲誤差,在一定程度上實(shí)現(xiàn)了單頻PPP定位與雙頻PPP定位精度相當(dāng)?shù)男Ч?。同時(shí),還研究提出了一種與差分定位弱等價(jià)的基于基準(zhǔn)站改正的PPP新算法,在實(shí)際應(yīng)用中獲得了較好的定位效果。
　　 本文的研究?jī)?nèi)容,主要包括兩大部分:一是單頻精密單點(diǎn)定位的算法和模型研究,涉及顧及電離層參數(shù)估計(jì)的PPP模型建立,顧及基準(zhǔn)站改正信息的PPP模型建立、單頻PPP雙頻解算算法

3、和PPP模糊度固定理論；二是電離層延遲建模及變化規(guī)律研究,包括西安市區(qū)域電離層模型建立,中國(guó)區(qū)域及西安電離層延遲變化規(guī)律分析以及電離層延遲二階項(xiàng)模型建立。本文的主要貢獻(xiàn)如下:
　　 (1)研究分析了單頻精密單點(diǎn)定位中的各種誤差源以及相應(yīng)的改正措施,重點(diǎn)研究了天線(xiàn)相位中心改正對(duì)PPP定位的影響,得出天線(xiàn)相位中心偏差及其變化幾乎不影響水平方向的定位結(jié)果,但對(duì)高程方向的定位結(jié)果有cm級(jí)影響的結(jié)論,絕對(duì)天線(xiàn)相位中心改正模型改正優(yōu)于相對(duì)天

4、線(xiàn)相位中心改正模型。
　　 (2)針對(duì)常規(guī)電離層延遲模型改正精度低、可靠性差等問(wèn)題,提出了電離層延遲參數(shù)估計(jì)的思想,并建立了電離層參數(shù)估計(jì)的單頻PPP數(shù)學(xué)模型,通過(guò)算例驗(yàn)證了該方法的可行性和高效性,為單頻用戶(hù)電離層延遲修正提供了新的思路。
　　 (3)研究并提出了基于基準(zhǔn)站改正的PPP模型,該模型利用基準(zhǔn)站和流動(dòng)站的近似共性誤差改正數(shù),提高了流動(dòng)站觀測(cè)值的精度,加快了PPP收斂速度,提高了定位精度,并且理論上與差分定位具

5、有弱等價(jià)性。
　　 (4)基于歷元差分電離層模型,實(shí)現(xiàn)了單頻數(shù)據(jù)反演雙頻數(shù)據(jù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了單頻PPP雙頻解算。該方法大大縮短了定位收斂時(shí)間,顯著提高了單頻PPP的定位精度,使單頻用戶(hù)得到近似雙頻解的精度。
　　 (5)分析了非差觀測(cè)值模糊度歸整和固定問(wèn)題,提出了基于基準(zhǔn)站改正的PPP模糊度固定算法。本文提出的模糊度固定方法能有效分離整周模糊度,將其固定后可以顯著縮短PPP收斂時(shí)間,且實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。
　　 (6)基于相位

6、平滑偽距和最小二乘擬合算法,建立了西安市區(qū)域電離層模型,并研究了西安市近幾年冬夏季電離層的變化規(guī)律,該模型的建立一方面為區(qū)域用戶(hù)提供了高精度的電離層產(chǎn)品,同時(shí),揭示出的電離層變化規(guī)律為空間環(huán)境監(jiān)測(cè)研究提供了重要信息。
　　 (7)研究了電離層一階項(xiàng)、二階項(xiàng)延遲提取方法,建立定量模型分析二階項(xiàng)對(duì)點(diǎn)定位和基線(xiàn)的影響,并重點(diǎn)分析了中國(guó)區(qū)域電離層變化規(guī)律及對(duì)定位的影響,研究了西安市近些年電離層半年、年變化規(guī)律,得出電離層二階項(xiàng)對(duì)高程方向