高精度GPS数据处理及整周模糊度搜索算法的研究

论文摘要

随着GPS技术的发展和完善,高精度GPS测量的应用领域也越来越广。既包括尺度达几百甚至上千公里的地心参考框架或地壳形变监测网的建立,也包括基线长度在几公里以下的大型工程变形监测、滑坡监测、古建筑物保护、精密设备安装等精密工程测量领域。本文以高精度数据处理的GAMIT/GLOBK软件包为主要工具,借助SZCORS和美国连续运行参考站系统部分站点的数据,对区域的高精度GPS网数据处理的问题进行了深入的研究。另外整周模糊度的确定作为影响高精度GPS测量精度的另一个关键因素,对目前应用较多的LAMBDA(最小二乘降相关分解法)算法中的模糊度去相关这一关键点进行重点分析研究。本文研究的主要内容包括以下几个方面：(1)系统分析了高精度GPS数据处理时参考框架、星历、精度分析方法、数据处理模型等方面的问题,并系统分析了区域高精度GPS数据处理的方法及其对定位结果的影响因素。(2)根据CORS网络的小区域性、高密度性和连续观测等特点,通过大量的计算实践,对GAMIT软件未知点初始坐标的优化、GAMIT基线解算时IGS站的选取、GLOBK网平差时基准的选择等方面进行了深入的分析和研究,给出了比较合理的解算方案。(3)阐述了整周模糊度求解的基本原理,对目前整周模糊度求解中效率较好的最小二乘降相关分解法(LAMBDA)方法的基本原理进行了详细分析,然后LAMBDA法中的模糊度去相关个重要组成部分进行重点分析,(4)以WF(白化滤波)去相关算法为基础,把置换矩阵思想引入到WF去相关算法中即排序WF去相关算法,并借助于MATLAB程序设计语言,通过具体的实验计算将这种排序WF去相关算法与整数高斯(Gauss)去相关算法、联合去相关算法、WF去相关算法进行分析比较,结果证明排序WF去相关算法具有较强的适用性和较好的去相关的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 国内外研究现状及发展
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 高精度的GPS数据处理技术
• 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 GPS相对定位方法的概述
• 2.2.1 单差观测方程
• 2.2.2 双差观测方程
• 2.2.3 三差观测方程
• 2.3 高精度GPS数据处理的坐标框架基准的统一
• 2.3.1 经典大地测量基准和空间大地测量基准
• 2.3.2 国际地球参考框架（ITRF）
• 2.3.3 ITRF框架的建立原理
• 2.3.4 国际GNSS服务（IGS）及IGS精密星历
• 2.3.5 ITRF与IGS（国际GNSS服务）的关系
• 2.4 高精度GPS网数据处理的平差基准
• 2.4.1 经典基准概述
• 2.4.2 重心基准概述
• 2.4.3 拟稳基准概述
• 2.4.4 顾及参数先验信息的平差
• 2.5 精密GPS定位定轨软件GAMIT/GLOBK
• 2.6 本章小结
• 第三章 高精度GPS框架网数据处理与分析
• 3.1 GAMIT软件求解高精度未知点初始坐标的方法研究
• 3.1.1 研究背景
• 3.1.2 数据的来源
• 3.1.3 两种求解方法
• 3.1.4 分析与讨论
• 3.2 高精度GPS网基线解算时IGS站的选取研究
• 3.2.1 数据的来源源与GAMIT基线解算参数设置
• 3.2.2 南半球IGS站的选取对SZCORS网基线精度的影响
• 3.2.3 IGS站数量对SZCORS基线解算精度的影响
• 3.3 高精度GPS网平差时基准的选取研究
• 3.3.1 全球IGS观测站数据的利用
• 3.3.2 GPS区域网数据与全球IGS站数据联合处理时基准站的选取实验
• 3.3.3 分析与讨论
• 3.4 本章小结
• 第四章 高精度GPS数据处理中整周模糊度影响的研究
• 4.1 整周模糊度的确定
• 4.2 最小二乘降相关分解法（LAMBDA）
• 4.3 模糊度去相关处理算法的比较分析
• 4.3.1 整数高斯（Gauss）去相关算法基本原理
• 4.3.2 联合去相关算法基本原理
• 4.3.3 WF去相关算法基本原理
• 4.3.4 排序WF去相关算法基本原理
• 4.4 算例
• 4.4.1 去相关程度的指标
• 4.4.2 排序WF去相关算法和WF去相关算法的比较分析
• 4.4.3 排序WF算法与整数高斯算法、联合去相关算法的比较分析
• 4.4.4 实例分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 总结
• 展望
• 参考文献
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢