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精密单点定位(PrecisePoint Positioning, PPP)是指单台接收机利用精密的卫星轨道和钟差和现有精确函数模型或附加参数估计等方式消除与定位相关的误差项,实现高精度的绝对定位。PPP同时具备单点定位不依赖基准站即可实现单机定位和相对定位精度高的优点。实时精密单点定位(Real-TimePrecise Point Positioning,RT-PPP)和PPP技术的区别在于精密卫星轨道和钟差是通过网络实时获取的。
目前,PPP和RT-PPP技术的研究主要都是基于PC解算,其实时性和动态性无法满足实际工程应用。此外,RT-PPP 技术定位精度很大程度上依赖实时改正产品,选择一个精度高的实时轨道和钟差改正产品尤为重要。在进行RT-PPP解算前,应该严格控制数据的质量以保证定位的精确可靠性。针对以上问题,本文做了以下研究:
1)研究了PPP技术常见的三种函数模型:无电离层组合模型、UfoC模型、基于原始观测量的非差非组合模型,对比了三种模型的优缺点以及冗余度。并通过实验对比了无电离层组合模型和基于原始观测量的非差非组合RT-PPP收敛时间和精度。研究了PPP中的误差项及改正模型。
2)研制了基于ARM+FPGA的接收机硬件平台。综合分析RT-PPP对接收机硬件的要求,设计了一款GPS/BDS双模双频接收机,介绍了接收机的电源模块、下变频模块和基带信号处理模块设计。从原始观测量的精度和数据质量层面对接收机的性能进行了评估。
3)针对实时改正数和广播星历数据期号不匹配导致定位中断的问题,提出了解码GPS星历时判断广播星历是否跟新,如果跟新则120s内不判断广播星历和改正数数据期号。通过保存实时改正数期龄、实时恢复的精密轨道、钟差,对多个实时改正数的稳定性和精度进行了评估。
4)对PPP的质量控制和参数估计进行了深入研究。对伪距粗差、周跳和钟跳探测原理和处理方法进行了介绍,通过人为加入周跳的方式验证了周跳探测算法的有效应。分析了传统抗差卡尔曼滤波的缺陷并对其进行改进。
最后,从静态、静态模拟动态和动态三个模式对集成的 RT-PPP 精度进行测试。并简单介绍了自主研发的支持五系统实时或事后解算的QT上位机程序。
目前,PPP和RT-PPP技术的研究主要都是基于PC解算,其实时性和动态性无法满足实际工程应用。此外,RT-PPP 技术定位精度很大程度上依赖实时改正产品,选择一个精度高的实时轨道和钟差改正产品尤为重要。在进行RT-PPP解算前,应该严格控制数据的质量以保证定位的精确可靠性。针对以上问题,本文做了以下研究:
1)研究了PPP技术常见的三种函数模型:无电离层组合模型、UfoC模型、基于原始观测量的非差非组合模型,对比了三种模型的优缺点以及冗余度。并通过实验对比了无电离层组合模型和基于原始观测量的非差非组合RT-PPP收敛时间和精度。研究了PPP中的误差项及改正模型。
2)研制了基于ARM+FPGA的接收机硬件平台。综合分析RT-PPP对接收机硬件的要求,设计了一款GPS/BDS双模双频接收机,介绍了接收机的电源模块、下变频模块和基带信号处理模块设计。从原始观测量的精度和数据质量层面对接收机的性能进行了评估。
3)针对实时改正数和广播星历数据期号不匹配导致定位中断的问题,提出了解码GPS星历时判断广播星历是否跟新,如果跟新则120s内不判断广播星历和改正数数据期号。通过保存实时改正数期龄、实时恢复的精密轨道、钟差,对多个实时改正数的稳定性和精度进行了评估。
4)对PPP的质量控制和参数估计进行了深入研究。对伪距粗差、周跳和钟跳探测原理和处理方法进行了介绍,通过人为加入周跳的方式验证了周跳探测算法的有效应。分析了传统抗差卡尔曼滤波的缺陷并对其进行改进。
最后,从静态、静态模拟动态和动态三个模式对集成的 RT-PPP 精度进行测试。并简单介绍了自主研发的支持五系统实时或事后解算的QT上位机程序。