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网络GPS/RTK精度测试与评价分析

作　者: 钱文进
导　师: 黄丁发；廖华
学　校: 西南交通大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: GPS CORS 网络RTK 精度初始化
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

网络GPS/RTK差分定位技术是CORS最主要的应用,它集计算机技术、网络技术、通信技术和GPS技术于一体,实现了GPS高精度、高可靠性和高效率的实时动态定位。与常规RTK相比,网络GPS/RTK技术拥有服务范围广、定位精度及可靠性高等诸多优点。目前,网络GPS/RTK技术已广泛应用于各行各业。本文涉及内容为本人研究生期间的部分研究工作,本文首先以GPS技术的发展为背景,阐述进行网络GPS/RTK技术研究的必要性。在此基础上对网络GPS/RTK技术的基本原理进行详细介绍,主要包括其系统组成、基本原理、关键技术,并就当今应用比较广泛的几种网络RTK技术进行全面的分析比较。其次,将影响网络GPS/RTK定位误差分为与参考站、大气传播、GPS接收机、卫星及通讯有关的误差,使其层次分明,以便于分析与研究。同时就其各项误差进行详细的研究与分析,总结了相应消除和减弱各项误差的方法与措施。最后,对基于多基站的网络GPS/RTK系统测试内容进行详细研究分析,总结了一套完整的网络GPS/RTK系统测试内容,同时对其相关测试方法进行了简单介绍。以此为基础,以“某区域网络GPS卫星定位服务系统”为测试对象,西南交通大学黄丁发教授开发的VENUS和天宝公司研制的GPSNET两套系统软件为基础,对整个CORS网络系统精度测试实施方案进行设计。由于该区域CORS网覆盖范围大,野外工作量繁重,根据实际情况设计一份合理而又科学的实施方案显得极其重要。在此基础上,经过长期的野外测试工作采集了CD站、ZJ站、PX站、JY站、RSH站、QL站6个基准站覆盖范围内测试数据对系统的内符合精度、外符合精度、时间可用性、网内差分均匀性、网外差分精度与距离相关性、系统运动效能及系统定位服务时效性的部分内容进行了研究分析,通过其测试结果对基于VENUS和GPSNET的该CORS网区域范围内的系统性能作出初步评价,同时对基于VENUS和GPSNET系统测试结果作比对分析,得出相应的结论。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-11
第1章绪论  11-17
  1.1 网络GPS/RTK技术的发展背景及其研究意义  11-15
    1.1.1 GPS全球卫星定位导航系统简介  11-12
    1.1.2 GPS差分技术概述及其发展  12-14
    1.1.3 网络GPS/RTK技术的研究意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-16
  1.3 本文研究的主要内容  16-17
第2章网络GPS/RTK系统原理  17-26
  2.1 网络GPS/RTK系统原理  17-18
  2.2 网络GPS/RTK系统组成  18-19
    2.2.1 参考站子系统  18
    2.2.2 数据通信子系统  18
    2.2.3 数据处理中心  18-19
    2.2.4 用户部分  19
  2.3 网络GPS/RTK的关键技术  19-20
    2.3.1 整周未知数的解算  19
    2.3.2 误差模型优化技术  19
    2.3.3 参考站数据的质量控制及系统完备性监测  19-20
  2.4 网络GPS/RTK技术的分类  20-25
    2.4.1 虚拟参考站技术(VRS)  20-22
    2.4.2 主辅站技术(MAC)  22-23
    2.4.3 区域改正数技术(FTK)  23-24
    2.4.4 增强参考站技术(ARS)  24
    2.4.5 综合内插技术(CBI)  24-25
  2.5 网络GPS/RTK技术比较  25-26
第3章网络GPS/RTK技术误差分析  26-35
  3.1 GPS观测方程  26-27
    3.1.1 GPS载波相位观测方程  26-27
    3.1.2 载波相位站间单差观测量  27
    3.1.3 载波相位站间星际双差观测量  27
  3.2 与参考站稳定性有关的误差  27
  3.3 与卫星有关的误差  27-28
    3.3.1 卫星轨道误差  27-28
    3.3.2 卫星时钟误差  28
    3.3.3 相对论效应  28
  3.4 与接收机有关的误差  28-29
    3.4.1 接收机钟差  28-29
    3.4.2 接收机天线相位中心误差  29
  3.5 与信号传播有关的误差  29-33
    3.5.1 电离层延迟误差  29-31
    3.5.2 对流层延迟误差  31-33
    3.5.3 多路径误差  33
  3.6 与通信系统有关的误差  33-35
    3.6.1 传输时延  33-34
    3.6.2 丢包率  34
    3.6.3 误码率  34-35
第4章网络GPS/RTK卫星定位服务系统测试方法  35-53
  4.1 网络GPS/RTK系统测试内容  35-38
    4.1.1 系统网内差分定位精度测试  35-37
    4.1.2 系统可用性测试  37-38
    4.1.3 系统定位服务时效性测试  38
    4.1.4 系统兼容性测试  38
  4.2 网络GPS/RTK系统测试实施方案设计  38-53
    4.2.1 系统内符合精度实施方案  39-41
    4.2.2 系统可用性测试实施方案  41-50
    4.2.3 系统定位服务实效性测试实施方案  50-51
    4.2.4 系统兼容性测试实施方案  51
    4.2.5 观测实施  51-53
第5章基于Venus与GPSnet系统测试结果分析  53-74
  5.1 系统内外符合精度测试结果分析  53-59
    5.1.1 GPSNET测试结果分析  53-57
    5.1.2 GPSNET与VENUS内符合精度对比分析  57-59
  5.2 系统外符合精度测试结果分析  59-60
  5.3 系统时间可用性测试结果分析  60-63
    5.3.1 GPSNET与VENUS时间可用性对比分析  60-62
    5.3.2 结果分析  62-63
  5.4 系统空间可用性测试结果分析  63-70
    5.4.1 网内差分均匀性分析  63-64
    5.4.2 网外差分精度与距离相关性测试  64-66
    5.4.3 系统动态效能测试  66-70
  5.5 系统定位服务时效性测试结果分析  70-72
    5.5.1 接收机静止条件下初始化时间分析  70-71
    5.5.2 网外初始化时间分析  71-72
  5.6 GPSNET与VENUS系统测试结论  72-74
    5.6.1 系统内符合精度测试结论  72
    5.6.2 系统外符合精度测试结论  72-73
    5.6.3 系统时间可用性测试结论  73
    5.6.4 系统空间可用性测试结论  73
    5.6.5 系统定位服务实效性测试结论  73-74
第6章总结及展望  74-76
致谢  76-77
参考文献  77-79

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