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星载双频GPS数据预处理方法研究及软件实现

作　者: 赖育网
导　师: 易东云
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 系统科学
关键词: 星载双频GPS 数据预处理 CUSUM算法 GPS数据编辑
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 135次
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内容摘要

在星载GPS动态定轨中,GPS数据预处理质量的好坏都直接影响着GPS定位精度。深入研究高精度GPS动态定位数据预处理,提出合理的双频GPS观测数据预处理方法,并编制相应的软件,是进一步提高我国对GPS数据的预处理能力和提高GPS定位／定轨精度的迫切需要。本文主要工作包括：第一,研究了星载双频GPS观测数据预处理方法与结果评价分析方法。介绍了星载双频GPS数据预处理的基本方法和原理；对星载双频GPS观测数据预处理结果评价分析方法进行了研究,系统的阐述和完善了已有的评价分析方法；对CHAMP和GRACE卫星的在轨数据进行了基于GPS原始观测数据本身的数据预处理,分析了基于GPS原始观测数据本身的数据预处理方法的可行性与有效性,同时指出了该方法存在的一些问题。第二,提出了基于CUSUM算法的星载双频GPS周跳探测方法。该方法首先利用M-W组合构造Q统计量,消除M-W组合均值未知的影响；然后构造基于Q统计量的CUSUM检验统计量,将小周跳的偏移影响累加起来,达到放大的效果,提高探测小周跳的灵敏度。最后分别利用仿真数据、CHAMP和GRACE卫星实测数据进行小周跳探测试验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。第三,研究并改进了基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据编辑方法。研究了基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据编辑方法,对基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据编辑方法进行了误差分析,探讨了基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据编辑方法的有效性与可视卫星数的关系；最后,根据基于先验动力学轨道的观测数据编辑方法,对CHAMP和GRACE A卫星的在轨数据进行了基于先验动力学轨道的观测数据编辑实验,试验结果验证了该方法的正确性和有效性。第四,编制了星载双频GPS数据预处理软件,并用仿真数据、CHAMP和GRACE卫星的在轨实测数据进行了检验。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第1章绪论  12-16
  1.1 问题的提出  12-13
  1.2 国内外研究现状  13-14
  1.3 本文的工作  14-16
    1.3.1 研究内容  14-15
    1.3.2 主要工作  15-16
第2章基于GPS原始观测数据本身的数据预处理方法  16-26
  2.1 基本观测方程及其线性组合  16-18
    2.1.1 双频GPS基本观测方程  16
    2.1.2 线性组合  16-18
  2.2 伪码野值剔除  18-19
    2.2.1 双频P码的电离层组合法  18
    2.2.2 接收机自主完好性监测(RAIM)法  18-19
  2.3 载波相位的野值剔除和周跳探测  19-20
    2.3.1 M-W组合法  19-20
    2.3.2 消电离层线性组合法  20
  2.4 双频GPS观测数据预处理结果及评价分析  20-24
    2.4.1 多路径残差结果分析  21-22
    2.4.2 消电离层组合观测值后验拟合残差分析  22-24
  2.5 小结  24-26
第3章基于CUSUM算法的星载双频GPS周跳探测方法  26-35
  3.1 CUSUM算法描述  26-28
  3.2 大周跳探测  28-29
  3.3 基于CUSUM算法的小周跳探测  29-30
    3.3.1 基于Q统计量的CUSUM检验统计量的构造  29-30
    3.3.2 小周跳探测步骤  30
  3.4 实验及结果分析  30-33
    3.4.1 仿真数据实验  30-31
    3.4.2 CHAMP卫星实测数据实验  31-32
    3.4.3 GRACE卫星实测数据实验  32-33
  3.5 小结  33-35
第4章基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据预处理方法  35-50
  4.1 观测数据的编辑方法  35-37
    4.1.1 伪码观测数据野值剔除  35-36
    4.1.2 相位观测数据的野值剔除与周跳探测  36
    4.1.3 误差分析  36-37
  4.2 编辑方法的有效性与可视卫星数的关系  37-43
  4.3 实测数据实验与结果分析  43-48
    4.3.1 多路径残差结果分析  43-45
    4.3.2 消电离层组合观测值后验拟合残差分析  45-46
    4.3.3 周跳探测能力分析  46-48
  4.4 小结  48-50
第5章星载双频GPS数据预处理软件实现  50-57
  5.1 双频GPS观测数据预处理方案  50-52
    5.1.1 基于GPS原始观测数据本身的数据预处理方案  50-51
    5.1.2 基于先验动力学轨道的双频GPS观测数据编辑方案  51-52
  5.2 双频GPS观测数据预处理软件实现  52-55
    5.2.1 软件体系结构  52-53
    5.2.2 软件类图  53-55
    5.2.3 软件界面设计  55
  5.3 双频GPS观测数据预处理软件的创新点  55-57
第6章结束语  57-59
  6.1 主要工作和创新点  57
  6.2 相关研究工作的展望  57-59
致谢  59-61
参考文献  61-64
附录攻读硕士期间作者的学术工作  64

星载双频GPS数据预处理方法研究及软件实现

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