GNSS高精度單歷元數(shù)據(jù)處理的理論與方法研究

1、GNSSt精度單歷元數(shù)據(jù)處理的理論與方法研究全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) （Global Navigation Satellite System） 單歷元定位具有 無(wú)需探測(cè)周跳的優(yōu)勢(shì) , 特別適用于周跳容易發(fā)生的動(dòng)態(tài)測(cè)量、變形監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域 , 但單歷元定位存在著模糊度固定成功率不高、定位精度有待進(jìn)一步提高等問(wèn)題 , 因此, 研究高精度單歷元定位數(shù)據(jù)處理理論與方法具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)雙 頻數(shù)據(jù)附加約束條件或者利用三頻數(shù)據(jù)來(lái)提高單歷元模糊度固定的成功率 , 增強(qiáng) 定位的可靠性 ; 通過(guò)選擇合適的延拓方式 , 采用窗口小波去噪來(lái)提高動(dòng)態(tài)單歷元 定位精度。主要研究?jī)?nèi)容如下 :1. 單歷元定位無(wú)論是采用搜索算法還

2、是直接算法 , 都需要較高精度的先驗(yàn)坐標(biāo),本文首先對(duì)比了 GPS偽距單歷元定位、BDS偽距單 歷元定位、GPS聯(lián)合BDS偽距單歷元定位的定位精度,實(shí)驗(yàn)表明,無(wú)論是基于靜態(tài) 還是動(dòng)態(tài)觀測(cè)，雙系統(tǒng)偽距單歷元定位精度均最優(yōu)，點(diǎn)位誤差的RMS值分別為 0.51m（動(dòng)態(tài)）和0.47m（靜態(tài)）。2. 分析了基于搜索算法的常規(guī)單歷元定位算法。針對(duì)單頻及雙頻觀測(cè)數(shù)據(jù) , 采用阻尼LAMBD方法固定模糊度；對(duì)于三頻數(shù)據(jù),在TCAF算法的基礎(chǔ)上,提出了 采用偽距差分定位結(jié)果直接解算超寬巷模糊度的算法 , 該算法避免了偽距觀測(cè)值 丟失時(shí) , 無(wú)法計(jì)算超寬巷模糊度的情況 , 并且偽距差分的結(jié)果綜合利用了所有衛(wèi) 星的觀

3、測(cè)數(shù)據(jù) , 受某顆觀測(cè)質(zhì)量不高的衛(wèi)星影響較小。實(shí)驗(yàn)算例表明 , 在有 BDS 三頻數(shù)據(jù)參與解算時(shí) , 模糊度固定成功率達(dá) 100%,采用雙系統(tǒng)定位時(shí) ,由于可用 衛(wèi)星數(shù)增多 , 可解算的歷元數(shù)增加 , 這在動(dòng)態(tài)定位的模糊度解算中是極為有利的。3. 針對(duì)常規(guī)單歷元算法模糊度固定成功率不高的情況 , 研究了附加約束條件 的動(dòng)態(tài)單歷元定位算法。 針對(duì)實(shí)際情況不同 , 約束可分為兩類 , 一類是接收機(jī)沿類 似火車軌道這類固定軌跡運(yùn)動(dòng)時(shí) , 可構(gòu)造空間直線約束條件 ； 另一類是當(dāng)僅考慮 平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí) ,可建立平面線形約束或者坡度約束。 實(shí)驗(yàn)算例表明 , 附加約束條 件可以一定程度提高模糊度固定成功率

4、,如采用常規(guī)方法解算時(shí) , 模糊度固定成 功率為 95.87%;當(dāng)采用三維空間直線約束時(shí) , 賦予約束強(qiáng)度為 2.9 cm 時(shí),模糊度 固定成功率達(dá)到了 100%;當(dāng)采用二維平面線形約束時(shí) , 賦予約束強(qiáng)度為 2.3 cm 時(shí),模糊度固定成功率達(dá)到了 97.46%;對(duì)于坡度約束，賦予約束強(qiáng)度為2.3cm時(shí), 模糊度固定成功率達(dá)到了 99.05%。4. 針對(duì)直接算法難以在動(dòng)態(tài)定位中應(yīng)用的情況 , 研究了附加約束條件的動(dòng)態(tài) 單歷元直接算法。直接算法需要較高精度的先驗(yàn)坐標(biāo) , 在約束條件達(dá)到足夠精度 時(shí),附有約束條件的偽距差分定位精度有望滿足直接解算寬巷模糊度的需求 ,然 后解算原始模糊度。在利用三

5、頻觀測(cè)值時(shí) , 依次直接解算超寬巷模糊度、寬巷模 糊度、原始模糊度。對(duì)于三頻靜態(tài)觀測(cè)數(shù)據(jù) , 由于噪聲較小 , 無(wú)需任何約束 , 采用直接算法固定模 糊度, 其成功率可達(dá) 99.96%。與搜索算法相比 , 雖然其成功率較低 , 但其計(jì)算效率 至少提升了 30%。5. 為提高動(dòng)態(tài)單歷元定位精度 , 研究利用窗口小波去噪的高精 度動(dòng)態(tài)單歷元定位算法。通過(guò)滑動(dòng)窗口小波 , 對(duì)當(dāng)前歷元的雙差觀測(cè)值殘差進(jìn)行去噪 , 利用去噪后的 干凈觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行解算 , 最終達(dá)到提高定位精度的目的 , 而窗口小波中端部效應(yīng) 是通過(guò)選擇合適的延拓方式對(duì)數(shù)據(jù)延拓來(lái)進(jìn)行控制。實(shí)驗(yàn)算例表明 , 采用對(duì)稱延 拓或者 0階延拓對(duì)端部