多系统GNSS精密单点定位的研究与实现

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随着GNSS(全球卫星导航系统)单点定位技术的发展和成熟,卫星定位精度越来越高,可应用的方面也更广泛。精密单点定位因其独立性和灵活性而引起广大学者的关注,在航海、航空方面的应用越来越受到青睐。多GNSS融合提供了更多的观测量,用于精密单点定位不仅使定位精度更精确,而且能迅速收敛,因而成为一种趋势。若要达到精密定位的要求,必须采用更为精确的观测值,载波相位相对于伪距噪声很小。但是要得到精确的载波相位,周跳探测与修复是关键一步,修复的好坏直接影响定位的效果。
  基于现状,本文研究和实现了多GNSS融合的双频无电离层组合的精密单点定位。为了解决小周跳难以探测、现有探测方法准确度不够高的问题,本文对双频数据的周跳探测方法提出了改进和创新,用于修复周跳。本文的主要研究内容和创新点如下:
  1、分析传统的一些周跳探测方法的优点和缺点。针对电离层残差的时间二次差法(STPIR)和多普勒积分法的优缺点不同,提出一种联合上述两种方法进行周跳探测的方法,实现了优势互补。
  2、针对无滤波时的MW法探测周跳时误差较大的缺点,提出重构多普勒积分法探测周跳的新方法。但该方法与MW存在相同的周跳探测盲点,所以联合STPIR法探测与修复周跳。经实测的1秒和30秒的双频数据中插入模拟的周跳验证,重构多普勒积分法比MW法探测误差小。
  3、研究和总结了GNSS的不同坐标系统和时间系统的转换,介绍了GNSS的事后精密星历和实时精密星历。在用Lagrange插值法处理SP3精密星历时,用实例分析了若只用当天SP3星历,对于开头和结尾的历元内插误差大,建议加入前一天和后一天SP3星历。研究了用SSR修正广播星历的方法,并对比分析了单系统和多系统实时精密单点定位的结果。
  4、研究和学习了多系统精密单点定位的关键技术,并在MATLAB的AppDesigner平台上进行无电离层组合模型的多系统GNSS精密单点定位软件的开发。并用IGS(International GNSS Service)观测站的数据验证了本软件的可用性,以及多GNSS融合精密单点定位不仅能提高收敛速度,也能提高定位精度。
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