网络RTK整周模糊度快速解算

论文摘要

双差整周模糊度的快速解算是实现网络RTK定位的关键,是研究网络RTK技术的重点内容。本文对双差模糊度解算的模型原理和算法进行了系统地研究,讨论了双差观测方程的组成及其线性化,对双差观测方程的卡尔曼滤波参数估计做了详尽论述和研究,在滤波的基础上对模糊度协方差法进行了深入讨论和研究,并提出一种双差模糊度单历元解算算法,最后通过实验对网络RTK双差整周模糊度解算几种算法的解算结果做了详细分析和比较,研究了基准站间模糊度解算算法理论。本人的研究工作主要集中在以下几个方面:1.双差观测值的组成及其观测方程的线性化;引入双差观测方程的卡尔曼滤波参数估计方法,根据双差定位模型建立滤波的状态方程和观测方程,并给出初值的确定方法。2.研究OTF解算的基本原理,深入研究分析了优化Cholesky分解算法、整数最小二乘模糊度降相关平差法(LAMBDA),及其部分搜索算法。3.提出一种新的双差模糊度单历元解算方法,采用通过组成联合观测方程先解算宽巷模糊度再固定L1、L2模糊度的策略。研究了基准站间模糊度解算的理论方法,模型化对流层延迟和电离层延迟,提高低高度角卫星模糊度固定的稳定性。4.对文中的算法进行程序实现,并通过实验数据验证了算法的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 网络 RTK 技术发展现状
• 1.3 双差整周模糊度解算的研究概况
• 1.4 本文研究的主要内容和意义
• 2 GPS 差分定位原理
• 2.1 GPS 观测方程
• 2.1.1 伪距观测方程
• 2.1.2 载波相位观测方程
• 2.2 差分 GPS
• 2.2.1 站间单差
• 2.2.2 站星双差
• 2.3 观测方程的线性化
• 2.3.1 测码伪距观测方程线性化
• 2.3.2 载波相位观测方程的线性化
• 2.3.3 双差观测方程线性化
• 2.3.4 双差观测方程的最小二乘解算
• 2.4 同类型不同频率观测值的线性组合
• 2.4.1 组合标准
• 2.4.2 常用的线性组合
• 3 网络 RTK 模糊度浮点解估计的卡尔曼滤波模型
• 3.1 概述
• 3.2 双差模糊度估计的卡尔曼滤波模型
• 3.2.1 标准卡尔曼滤波模型
• 3.2.2 滤波的递推过程
• 3.2.3 附加模糊度参数的卡尔曼滤波估计
• 3.2.4 滤波初值的确定
• 3.3 滤波的发散与解决办法
• 3.3.1 滤波发散的原因
• 3.3.2 滤波发散的解决办法
• 4 双差模糊度 OTF 解算的数学模型介绍
• 4.1 OTF 解算的基本原理
• 4.2 现有 OTF 方法介绍
• 4.2.1 双频 P 码伪距法
• 4.2.2 最小二乘模糊度搜索法
• 4.2.3 模糊度协方差法
• 5 网络 RTK 双差整周模糊度的快速解算
• 5.1 双差模糊度协方差方法的优化 Cholesky 分解算法
• 5.2 双差模糊度的整数最小二乘降相关性搜索算法
• 5.2.1 浮点模糊度的降相关性处理
• 5.2.1.1 高斯迭代法求整数 Z 矩阵
• 5.2.1.2 联合 Z 变换法求整数 Z 矩阵
• 5.2.2 搜索空间的建立
• 5.2.3 整周模糊度的检验与回代
• 5.2.4 整数 Z 变换中的问题及解决办法
• 5.3 部分解算双差模糊度的 LMABDA 算法
• 5.4 双差模糊度的单历元解算
• 5.4.1 双差宽巷整周模糊度单历元解算的数学模型
• 5.4.2 两步法固定宽巷模糊度
• 5.4.3 解算 L1 与 L2 的双差整周模糊度
• 5.4.4 双差模糊度的单历元部分解算
• 5.5 基准站间整周模糊度快速解算
• 5.5.1 基准站间模糊度解算的观测模型
• 5.5.2 对流层延迟和电离层延迟的模型化
• 5.5.3 高度角较高卫星模糊度的解算
• 5.5.4 低高度角卫星模糊度的固定
• 6 程序实现与实验分析
• 6.1 卡尔曼滤波估计位置参数浮点解的精度
• 6.2 优化 Cholesky 分解算法结果分析
• 6.3 整数最小二乘模糊度降相关平差法实验结果分析
• 6.4 LAMBDA 部分搜索结果分析
• 6.5 网络 RTK 模糊度单历元解算实验算例分析
• 6.6 单历元部分解算结果分析
• 7 结束语
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
• 致谢
• 参考文献