基于低成本u-blox单频接收机的增强PPP算法研究

论文摘要

精密单点定位（PPP）技术具有设备成本低、作业简单、计算效率高等优势,在增强信息支持下,可获得厘米级实时动态定位精度,在大范围实时灾害监测领域具有巨大潜力。但传统厘米级PPP定位需要采用单台售价过万元的测量型双频或三频接收机设备,因此该技术无法进行大规模普适性推广。随着百元级的u-blox多模单频高精度定位模块推出,基于低成本单频接收机的实时厘米级PPP定位算法成为研究热点。但目前低成本单频接收机PPP技术存在遮挡环境下定位可靠性差,实时定位精度低等问题。基于此,本文分析讨论了不同遮挡环境对多模PPP的影响特性,提出了基于u-blox低成本接收机的基准站增强PPP算法,推导并实现了增强PPP算法的基准站无缝切换模型。论文取得的主要研究成果和创新点如下:（1）利用多测站实测GNSS观测数据,模拟四周遮挡（城市环境）、单侧遮挡（峡谷环境）和顶空遮挡（大型桥梁路基环境）3种遮挡环境,从可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间5个方面,综合分析了多系统PPP技术的定位服务效能。结果显示,相比GPS单系统PPP定位结果,在无遮挡环境下,四系统融合PPP技术在可用卫星数、PDOP值、可用历元率、定位精度和收敛时间方面分别改进300%、40%、2%、20%和50%;在遮挡环境下,分别改进300%、60%、25%、39%和52%。（2）低成本单频接收机PPP技术存在收敛时间长、定位精度差等问题,基于此,提出了基准站增强PPP技术对低成本接收机定位性能进行改进。推导了相关算法模型,并以u-blox单频接收机动静态实测数据为例,采用GPS与GPS/BDS组合两种定位模式进行实验计算。算例结果显示,静态环境下GPS/BDS组合定位收敛至厘米级需3min左右,较GPS单系统结果缩短64%,定位精度在平面与高程方向分别为（3.2cm,2.7cm）,较GPS结果提升（47%,59%）。在动态环境下,GPS/BDS组合定位收敛至厘米级需4min左右,较GPS结果提升59%,定位精度为（3.1cm,5.9cm）,较GPS单系统提升（34%,43%）。（3）针对基准站增强PPP算法中基准站更换引起的定位不稳定及精度损失问题,推导并提出了基准站增强PPP的基准站无缝切换模型。该模型能够实现基准站的平稳切换,在切换前后可以维持高精度定位性能,有效避免了基准站切换对定位精度带来的影响。算例结果表明,采用该基准站切换模型,在切换前后始终能维持水平方向优于5cm,高程方向优于8cm的实时单频PPP精度,可以为用户提供稳健的厘米级定位服务。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 雷哲哲

导师: 赵丽华,黄观文

关键词: 精密单点定位,遮挡环境,基准站增强,基准站切换

来源: 长安大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 长安大学

分类号: P228.4

总页数: 83

文件大小: 4008K

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