实时增强的BDS/GPS/GLONASS嵌入式PPP技术

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精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)利用GNSS卫星精密轨道和精密钟差,通过单台GNSS接收机,可实现在全球范围中的任何位置的高精度定位,具有GNSS标准单点定位和相对定位技术的优点。随着美国的GPS,俄罗斯的GLONASS,中国的BDS以及欧盟的GALILEO等多种卫星系统的投入运行,多GNSS系统组合PPP定位模式成为目前的研究热点,该模式可为定位提供更加丰富的观测信息,改善了卫星的空间几何结构,有利于提高收敛速度和定位可靠性。因此本文基于嵌入式平台,利用实时高精度轨道和钟差,对BDS/GPS/GLONASS组合PPP技术进行研究,主要的研究工作如下:  确定了BDS/GPS/GLONASS精密单点定位的函数模型以及误差处理方法。对比分析了几种常见的PPP观测模型和随机模型,最终采用消电离层组合的观测模型和基于卫星高度角随机模型作为本文的函数模型。对实时精密单点定位从卫星端,传播路径到接收机端的误差来源进行分析,选择合适的误差模型进行改正。  研制了基于ARM的嵌入式软硬件平台。根据BDS/GPS/GLONASS三系统定位对于实时性,稳定性,运算速度的要求,选择S3C2440A作为处理器的主控芯片,对存储模块、电源模块、显示模块、定位模块、通信模块等各个模块进行电路设计。在硬件平台基础上移植嵌入式Linux操作系统,搭建软件开发环境。  完成了嵌入式实时的BDS/GPS/GLONASS PPP软件开发。通过多线程的方式,对导航电文和观测电文的获取与解码,网络实时轨道钟差改正电文的获取和解码,三系统数据的融合处理,实时PPP的误差建模改正和周跳探测以及卡尔曼滤波参数估计等多个过程进行并发处理,可提升软件的实时性和运行效率,实现高精度的定位解算。  最后,对整个过程进行了实验验证与分析。对两种实时增强改正产品进行了对比,分析了加入改正产品后的卫星轨道精度和钟差精度,验证了实时产品的可靠性和可用性。并分别在静态、步行动态、车载动态等不同条件下对实时BDS/GPS/GLONASS PPP进行了实验。实验表明,静态定位时,N、E、U三个方向的RMS值为0.027m、0.023m、0.039m,点位误差约为0.053m;步行动态定位时,N、E、U三个方向的RMS值为0.034m、0.035m和0.077m,点位误差约为0.091m;车载动态定位时N、E、U三个方向的RMS值为0.027m、0.064m、0.067m,点位精度约为0.097m。三系统实时PPP定位对比单系统和双系统,定位精度有明显改善。
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