基于vrs的gps多基站网络差分技术研究与实现

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1、东南大学博士学位论文基于VRS的GPS多基站网络差分技术研究与实现姓名：潘树国申请学位级别：博士专业：精密仪器及机械指导教师：王庆20070604东南大学博士学位论文摘要网络差分系统是在一定地区布设若干GPS参考站，形成对地区的网状覆盖，充分利用参考站观测信息进行数据融合，整体改进区域内大气延迟误差等相关误差，使移动站获得更高质量的定位结果。此外还提供事后差分数据、精密星历等多种服务，使地区导航定位应用成为一个有效整体。我国中东部发达地区虽已建成若干连续运行参考站系统，但均采用国外商用系统。目前，国内对

2、其研究尚处于起步阶段，个别高校在从事这方面的研究，从交流和文献资料来看均采用综合误差法模拟区域误差，该方法基于双差观测值，只能进行事后算法验证，难以实现真正意义上的网络差分。突破网络差分核心技术，开发自主产权的网络差分系统。对于加速我国数字化社会建设、提升卫星导航定位领域的核心竞争力具有重大意义。本文致力于通过区域误差模拟，计算虚拟参考站的非差观测值实现真正意义的实时网络差分，并结合移动站研制、事后数据远程服务等进行系统集成实现，具体研究内容如下：提出网络差分参考站原始观测数据处理方法。网络差分系统中准

3、确、合理的数据源是模糊度解算、区域误差估计基本前提，文中根据解算需求对各基站跟踪的卫星给出筛选方法，确定了信嗓比、高度角判别阈值，提出多级组合的周跳探测方法，该方法能够准确探测出一周及以上周跳，从检验量中剥离Ll、L2波段上周跳值，有效解决了周跳探测的多值性问题。经周跳修复的原始观测值结合卫星在轨位置、高度角和方位角的计算，形成共视数据结构，为后续研究提供可靠数据源。多基站数据融合构建虚拟参考站观测数据。本文是基于VRS概念开展网络差分技术研究t虚拟参考站码相位和载波相位观测值建模是关键内容。文中提出了

4、多站观测数据融合计算虚拟参考站的码相位方法，该方法有效抑制了多路径效应，降低了观测噪声，生成了高质量的码相位观测值：给出网络解算各基线双差对流层延迟的方法；推导了双差模糊度生成准非差模糊度计算过程。为载波相位观测方程参数估计奠定了基础：采用随机电离层法准确估计出了钟差等参数。残余误差接近接收机观测噪声水平；在大气误羞几何相关基础上，提出线性内插方法计算虚拟参考站处对流层、电离层天顶延迟，最后实现虚拟载波相位j2ll测值的计算。测试表明构建的载波相位观测值模糊度解算可靠性和准确性优于真实参考站观测值。通过

5、标准协议的分析，提出了基于虚拟观测数据生成差分信息的方法。采用相位平滑的方法计算伪距改正数，给出RTCMl8／19关键数据一码相位和载波相位计算方法，基于RTCMSCl04协议标准的详细分析给出关键电文RTCMl、18／19实现流程，并通过软件编码实现。通过与接收机同历元对应的RTCg电文解码比较。主要数据指标一伪距改正数、码相位和载波相位，均在误差范围内。基于GPRS／1．ffRIP设计并实现了网络差分移动站。移动站是网络差分实时定位摄终实现单元，是该项技术研究的重要组成部分。通过数据流量、实时性及实

6、用需求分析，选择GPRS作为数据传输方式；采用SonyEHcsson(索尼爱立信)的GR47设计了数据传输通讯模块，集成AT89C51、GPSOEM实现硬件最小系统设计：通过对NTRIP(NetworkedTransportofRTQdInternetProtocol，RTCM网络传输协议)详细剖析，将NTRIP用于终端接入部分成功嵌入了移动站内部。使非专用接收机实现网络差分定位，集成PDA(PrivateDataAssitant，私人数字助理)显示模块实现设备产品，数据测试结果表明定位精度达到厘米级；

7、基于WEB／DATABASE设计了事后数据远程下载服务系统。事后数据服务是网络差分系统建设的重要内容，该服务提供RINEX格式的原始数据，保证用户实现毫米级的定位精度，弥补实时网络RTK精度不足，同时确保数据的可回溯性。目前采用FTP文件存储模式数据结构简单、缺乏统一管理机制、用户使用不便．本文通过对网络差分系统用户对事后数据内容、获取方式的分析，设计了界面层、数据功能层和数据底层三层结构，确定了数据库内表问关系，网页用户访问界面，最后形成WEB／DATABASE模式远程数据服务系统，用户使用浏览器，通

8、过Internet可以随时、随地下载RINEX数据的方法，这种方法在弥补了FTP固有缺点的同时网络差分系统服务范围更加广泛．最后本文对前面的研究内容进行集成，初步形成可应用系统。设计了系统总体结构，整个系统由基站基于VRS的GPS多参考站网络差分技术研究及实现子系统、数据处理与控制中心、数据传输子系统和移动站子系统组成，对各部分功能进行了需求分析；提出参考站布设方法和建设规范，为系统实际工程应用提供思路；根据网络差分系统数据类型、流量的分析