博士论文摘要| 肖玉钢:高精度多模GNSS相对定位理论与方法研究-百语文学网

《测绘学报》

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高精度多模GNSS相对定位理论与方法研究

肖玉钢^1,2

1. 长江空间信息技术工程有限公司(武汉), 湖北武汉 430010;
2. 武汉大学测绘学院, 湖北武汉 430079

收稿日期：2017-02-14

基金项目：国家自然科学基金（41374033）；国家杰出青年科学基金（41525014）

第一作者简介：肖玉钢(1984—), 男, 2016年6月毕业于武汉大学, 获工学博士学位(指导教师:姜卫平教授), 研究方向为卫星大地测量

Research on the Theory and Methods of Multi-GNSS Relative Positioning with High Precision

XIAO Yugang^1,2

随着目前BDS、Galileo等系统建设的稳步推进，多模GNSS数据处理方法及应用的研究逐渐成为卫星导航领域的研究热点。已有结果表明，综合多个GNSS系统的信号并在观测值层面统一处理能有效提高GNSS定位的可靠性和稳定性，尤其在山区、城市峡谷等信号遮挡严重的地区。但目前的多模算法或者时效性不足且在短基线情况下相对精度较低，或者不能充分有效利用原始观测值。为此，本文提出了多模GNSS单差数据处理模型及相应的模糊度固定方法和数据预处理策略，有效避免了现有多模算法的不足，并基于实测数据对算法的有效性和精度进行了验证和评估。本文的主要工作与贡献如下：

(1) 提出了基于站间单差观测值进行多模GNSS数据融合处理的新方法。该方法理论上与在系统间构建双差观测值，同时固定系统间双差模糊度的方法等价，优于仅在系统内构建双差观测值的方法。该方法将观测方程建立在站间单差观测值上，同时顾及ISB、IFB、DCB等的影响。由于单差UPD以及参考伪距硬件延迟的影响，单差模糊度不具整周特性，为此进一步提出针对各GNSS系统的单差模糊度整周特性恢复方法。基线解算结果表明，单差方法所得基线重复性在N、E、U方向分别可达2.1、1.7、5.0 mm(四系统)，与混合双差方法相当，优于基于法方程叠加的多模双差方法。

(2) 提出了分系统进行模糊度搜索，同时迭代剔除质量较差模糊度参数的模糊度固定策略，克服了多模GNSS数据处理中模糊度维数较高、固定成功率较低的问题。以上述策略为基础制定了一套完整的多模GNSS高维模糊度固定流程。

(3) 给出了一套完整的、适用于多模GNSS单差算法的数据质量控制策略，将目前传统的单系统、双频数据预处理方法扩展为多系统、多频模式，能够准确探测原始观测值中的小周跳与坏值，为后续数据处理提供“干净”、可靠的数据源。

(4) 分析并总结了四大GNSS系统ISB、IFB、DCB等参数的特征。结果表明，这些参数均表现出较高稳定性；GLONASS卫星伪距IFB估值与频率呈线性相关，且在不同频率截距和斜率不同。同时本文根据各GNSS系统单差观测值的残差序列分析了四大GNSS系统的测距精度。结果表明，不同GNSS系统观测值具有不同的测距精度；相位观测值精度普遍为1~2 cm；伪距精度约为0.5 m。根据分析结果提出了针对当前数据处理策略随机模型的改进方案，同时提出可预先对各GNSS系统DCB、ISB、IFB等参数进行标定并作为产品为用户提供，以提高定位结果的可靠性。

(5) 构建了基于单/双差模型的多模GNSS数据处理软件平台，具备GPS+GLONASS+BDS+Galileo四系统数据处理能力。基于MGEX观测网数据的分析表明，采用多系统观测值解算能够显著提高结果的质量。尤其在观测时段较短、观测环境较差时，多模GNSS的优势更加明显。基于模拟变形监测平台的实验分析表明，在采用GPS、BDS双系统观测值时，利用本文所构建的数据处理系统可达到水平1 mm、高程2 mm左右的监测精度。

【引文格式】肖玉钢。高精度多模GNSS相对定位理论与方法研究[J]. 测绘学报，2017，46(5)：670-670. DOI: 10.11947/j.AGCS.2017.20170068

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