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题名	GPS高精度动态定位理论及其在有轨载体定位中的应用
作者	任超
学位类别	博士
答辩日期	2003-06
授予单位	中国科学院 测量与地球物理研究所
授予地点	武汉
导师	欧吉坤
关键词	GPS高精度动态定位 整周模糊度 随机模型 质量控制 可靠性 残差之差法 参数估计 自适应选权滤波法 有轨载体控制 GPS单频接收机
学位专业	大地测量学与测量工程
中文摘要	GPS高精度动态定位是当前大地测量中研究的热点问题之一。它涉及到观测值的随机模型、质量控制、参数估计方法以及整周模糊度的固定等诸多理论方面的问题，并具有广阔的应用前景。因此对GPS高精度动态定位的研究不但具有重要的理论意义，还有非常重要的实用价值。本文以GPS高精度动态定位的核心问题-整周模糊度解算为主线，系统分析了GPs高精度动态定位所涉及的一些理论与方法，并对其中的一些关键问题提出了新的见解。本文的主要研究内容如下：（1）系统分析比较了目前常用GPS高精度动态定位随机模型的优缺点，明确了不同随机模型的应用范围观坝硅值的随机模型是GPS高精度动态定位的重要内容之一。随机模型不同，则整周模糊度的浮点解和模糊度的协方差阵不同，固定整周模糊度的效率和成功率也不同。本文分析了目前常用的随机模型的各自特点，并进行了算例验证。可以看出：验后方差模型虽解算整周模糊度成功率高，但需多次迭代，解算时间远多于其他随机模型，不适用于实时动态定位；与高度角有关方差模型对模糊度解算的成功率有明显改进，且所需时间短，当有关的模型参数己知或可求时，对于采样较密的实时动态定位，应该优先考虑采用此模型；与信噪比有关方差模型受接收机硬件的影响，且信噪比一般无法事后得到，应用范围受到一定的限制；等方差模型虽然解算模糊度成功率相对较低，但是其不需要知道先验参数，仍在动态定位得到一定采用。（2）对动态定位中观测值质量控制的有关内容进行了探讨，并提出了一种新的周跳探测方法本文对GPS高精度动态定位中质量控制的三个方面：可靠性，粗差探测与剔除，周跳探测与修复进行了探讨。重点分析了QUAD法在粗差探测中的作用，并将QUAD法拓展到单历元的情况。此外，本文还提出了一种新的周跳探测方法-残差之差法。新方法通过比较两相邻历元的观测值残差来判断是否有周跳发生。有周跳时，如果至少三个卫星对的整周模糊度保持不变，则此整周模糊度被用于确定其他卫星对的模糊度；如果不能保证至少三个卫星对的整周模糊度不变，则需重新进行整周模糊度的求解。新方法能够利用未变化卫星对的整周模糊度信息，减小了整周模糊度解算的工作量，提高了解算的效率。（3）系统分析了当前GPS高精度动态定位中的参数估计方法，将自适应选权滤波开拓性地应用于GPS高精度动态定位中目前一些常用的算法在应用于GPs高精度动态定位时，都存在一些不足。为此，在欧吉坤研究员提出的自适应选权滤波法的基础上，本文根据Ps动态定位的实际，将Kalman滤波的预报参数按照其不同特性进行分类，提出它们自适应因子的确定方法，并结合所讨论的观测值随机模型和质量控制来进行参数求解。如此，既可抵御预报误差的影响，又可充分利用已有信息，能够得到相对准确的模糊度浮点解及协方差阵。（4）在分析比较各种模糊度解算方法的基础上，提出了一种新的模糊度搜索算法模糊度的浮点解和协方差矩阵以后，需要采用合适的模糊度搜索算法来确定整周模糊度，不同模糊度的搜索方法确定模糊度的效率和解算成功概率不同。在分析了模糊度解算方法的特点之后，可以认为LAMBDA法及整数白化滤波法是两种解算模糊度效率较高的方法。但是这两种方法在搜索效率方面仍不是最优。综合LAMBDA方法和整数白化滤波的优点，本文提出了一种整数白化滤波搜索算法。新方法在搜索变换后的整周模糊度的固定解时，不是采用简单的搜索或直接归整，而是根据变换后的整周模糊度的相关程度，构造一个条件来判断是采用搜索还是直接归整。这样有效提高了模糊度的确定效率，缩小了所需模糊度解算时间，适用于整周模糊度的OTF解算。（5）将GPS高精度动态定位引入有轨载体控制之中，利用单频接收机单历元进行动态定位有轨载体是一种特殊形式的运动载体：它沿固定轨道运行，且轨道较短；所处环境一般较为开阔，适用于利用GPS进行高精度引导；运行轨迹具有一定的约束条件，有助于评价定位的可靠性。基于这些特点，本文将GPS引入有轨载体控制之中，为了降低生产成本，采用的接收机为GPS单频接收机。单频接收机的单历元动态定位目前仍未见到国内外的相关文献。本文综合应用以上所讨论的GPS动态定位的各种模型与方法，并根据有轨载体的运行特点施加一定的约束条件，利用一个有轨载体平台对单频GPS接收机能否用于有轨载体的高精度引导进行了可行性分析。根据定位结果的可靠性与精度，本文认为：在综合利用各种GPS动态定位的模型与方法的基础上，在短基线的条件下，利用GPS单频接收机进行有轨载体的动态引导，不但可行，而且大有可为
公开日期	2013-09-23
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.whigg.ac.cn/handle/342008/3782]
专题	测量与地球物理研究所_学生论文_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	任超. GPS高精度动态定位理论及其在有轨载体定位中的应用[D]. 武汉. 中国科学院 测量与地球物理研究所. 2003.

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