精密单点定位快速收敛技术与方法研究
  • 【摘要】

    精密单点定位(PPP)利用单台接收机可以实现毫米至厘米级的静态定位和厘米至分米级的动态定位,具有灵活机动、不受作用距离限制等特点,可以大大减少用户的作业成本,目前已在众多领域获得广泛应用。但是PPP存在收敛速度慢的问题,如果无法解决PPP的收敛问题,PPP的应用将受到极大限制。因此,如何加快PPP收敛速度,对于提高用户作业效率、拓展PPP的应用范围具有重要的意义,这也是PPP从实验室走向工业应用的... 展开>>精密单点定位(PPP)利用单台接收机可以实现毫米至厘米级的静态定位和厘米至分米级的动态定位,具有灵活机动、不受作用距离限制等特点,可以大大减少用户的作业成本,目前已在众多领域获得广泛应用。但是PPP存在收敛速度慢的问题,如果无法解决PPP的收敛问题,PPP的应用将受到极大限制。因此,如何加快PPP收敛速度,对于提高用户作业效率、拓展PPP的应用范围具有重要的意义,这也是PPP从实验室走向工业应用的关键问题,具有重要的理论研究价值和实际应用价值。本文研究了精密单点定位理论和方法,对比分析了精密单点定位与相对定位的收敛速度,提出了从物理参数空间、模糊度参数空间和观测参数空间三个方面增强精密单点定位,加快精密单点定位的收敛速度,最后给出了一种判断动态精密单点定位收敛完成的方法。
      本研究主要内容包括:⑴对比分析了精密单点定位与相对定位的解算过程,针对短基线相对定位收敛速度远远快于精密单点定位和长基线相对定位的特点,提出了从物理参数空间、模糊度参数空间和观测参数空间三方面加快PPP收敛的策略。⑵研究了分别利用先验位置信息、先验对流层信息和先验电离层信息加快精密单点定位收敛的技术。提出了附加先验坐标信息约束的PPP模型,结果表明附加先验坐标信息约束的PPP模型可以单历元完成收敛。给出了附加先验对流层信息约束的PPP模型和附加先验电离层信息约束的PPP模型,实验表明两者的收敛速度明显快于传统模型。⑶建立了不同PPP用户的模糊度之间的关系,提出了基于协同定位的精密单点定位快速收敛方法。通过相对定位获取需要收敛的PPP用户的先验模糊度信息,并利用先验模糊度信息作为约束加快PPP的收敛。分析表明,在获得5个先验模糊度信息后,PPP可以单历元完成收敛。给出了基准站支持的快速首次收敛、船载重新收敛和集群用户快速收敛三种典型应用。提出了基于历元差分的精密单点定位快速重新收敛方法。通过固定观测数据中断前后的模糊度变化,获得数据中断后的先验模糊度信息,并利用先验模糊度信息作为约束加快PPP的收敛。实验表明,一旦固定观测数据中断前后的模糊度,PPP可以单历元完成收敛。分析了BDS在PPP重新收敛中的优势,提出了BDS相对于GPS有利于解决PPP重新收敛问题的观点。BDS的GEO、IGSO和MEO的角速度分别为GPS的MEO的0.83%、45.28%和91.55%,因而BDS更容易固定双差模糊度。实测数据表明,在30秒的数据中断条件下,BDS的双差模糊度固定率为50%~80%,远远大于GPS的10%~20%,非常有利于解决PPP的重新收敛问题。⑷给出了利用多模卫星导航系统进行精密单点定位解算的函数模型,充分利用了多模多观测量的优势,加快了PPP的收敛速度。实验表明,三维误差收敛到10cm、15cm和20cm时,多系统(GLONASS+GPS)的收敛时间相对于单系统分别减少了42%、78%和74%。提出使用两类消电离层组合的三频PPP数据处理方案,与双频PPP相比,PPP收敛速度明显提高。对于BDS使用的消电离层组合观测量为B1+B2和B1+B3。对于GPS使用的消电离层组合观测量为 L1+L2和L1+L5。北斗实测数据表明,三频 PPP的收敛时间仅仅相当于双频PPP的20%~60%。⑸提出一种利用单差模糊度检验量判断动态PPP是否收敛完成的方法,有效解决了动态PPP收敛判断的问题。 收起<<

  • 【作者】

    宋超 

  • 【学科专业】

    测绘科学与技术

  • 【授予学位】

    博士

  • 【授予单位】

    中国人民解放军信息工程大学

  • 【导师姓名】

    郝金明

  • 【学位年度】

    2015

  • 【语种】

    chi

  • 【关键词】

    大地测量  卫星定位  快速收敛  模糊度检验