多频多模GNSS整周模糊度估计理论与算法研究

来源 :山东科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xx19890701
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随着四大全球卫星导航系统(GPS/GLONASS/BDS/Galileo)的相继建设与完善,多模GNSS数据融合就成为国内外学者广泛关注的研究课题,而整周模糊度固定一直是多模GNSS数据融合的最难点。因此,尽快补充和完善现有模糊度确定的理论和算法才能满足GNSS新技术的发展需求,可见本文研究课题“多频多模GNSS整周模糊度估计理论与算法研究”对于将来充分利用多系统卫星进行组合定位有着十分重大的理论与现实意义。本文以整周模糊的正确快速固定为中心,高精度的定位结果为目标,围绕多模GNSS定位模型及整周模糊固定两个方面,对GPS/BDS组合定位中的关键技术问题——观测值线性组合、数据预处理、GPS/BDS双系统数据融合处理的随机模型、函数模型及整周模糊度的浮点解算和固定方法进行了探索研究,并实现GPS/BDS双模定位软件的开发,最后基于实测数据进行了实验验证与分析。主要研究内容包括以下几个方面:  1、介绍了本文的研究背景,指出了GPS/BDS组合定位中的关键技术,从GNSS观测值线性组合、多模GNSS数据融合、GNSS整周模糊度固定方法三个方面总结概括了研究现状,阐明了本文的研究意义。  2、系统介绍了GNSS观测值线性组合的基本理论,并介绍了一些常用的线性组合观测值的性质及应用。针对BDS第二阶段信号特点,给出BDS观测量的线性组合方法。  3、研究了GPS/BDS双模载波相位静态基线解算中求解模糊度浮点解的基本理论,实现了“三步法”整周模糊度解算。同时对多模定位软件实现过程中的数据预处理、双差观测值的随机模型、最佳双差模糊度选择等关键技术问题进行了探索研究。  4、详细介绍了四种降相关方法的原理和降相关的一些评价指标,用仿真数据和实测数据进行试验分析的基础上,提出了一种适用于高维模糊度降相关且兼顾算法降相关效果与效率的改进联合降相关方法(MUnit);  5、结合“三步法”整周模糊度解算过程,依次介绍了四种整周模糊度固定方法,直接取整法、Bootstrapping方法、整数最小二乘搜索法和不完全模糊度固定方法及可靠性分析。  6、针对GPS/BDS双系统由于模糊度维数大大增加,用整数最小二乘搜索法很难准确固定的难题,本文采用不完全模糊度固定方法来实现。用实测GPS/BDS双模数据进行了实验,三步法解算过程中,宽项和L1整周模糊度固定的正确率都在98.9%以上,最终定位结果各坐标分量与真值之差均在5.1cm以内,证明了本文算法的合理性和有效性。  7、依据本文介绍的GPS/BDS融合定位数据处理的基本理论和方法,实现了GPS/BDS静态基线解算软件并介绍了软件实现的详细步骤。
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