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随着北斗卫星导航系统的逐步完善,北斗卫星导航系统的应用研究正在成为热点与发展趋势。GNSS载波相位相对定位技术因其高精度的定位能力,在国际上得到了广泛的关注,在科学研究、生产实践中占有重要地位,成为近年来GNSS领域的研究热点之一。 GNSS相对定位是一项复杂的技术,其核心问题有周跳探测与修复、模糊度快速固定、粗差检测与抗差估计、多频多模联合定位、数据实时传输等,近年来国内外学者在以上各个核心问题都做了大量卓有成效的工作,本文主要围绕周跳探测与修复、BDS/GPS动态/静态相对定位、数据文件实时自动传输三个核心问题开展了系统深入的研究,主要包括: [1]详细推导了BDS与GPS/BDS相对定位数学模型详细推导了基于站间单差模糊度参数的GPS、BDS静态/动态相对定位的函数模型、随机模型,并推导了其在卡尔曼滤波中的具体实现,给出了状态向量、观测方程设计矩阵的具体形式、单差模糊度转双差模糊度转换矩阵的设计、以及发生周跳时状态向量协因数阵的变化,讨论了参考星选择及参考星变化时设计矩阵的变化。根据推导的数学模型研制了GPS/BDS相对定位软件IGGREL,给出了IGGREL详细的软件流程图,总结了IGGREL软件的工作流程。 [2]短基线相对定位中周跳探测与修复研究充分利用短基线相对定位中形成站间单差观测值可以较好消除电离层延迟这一特点,提出了适用于短基线相对定位的基于站间单差观测值的电离层残差周跳探测方法,编程实现了该算法,与MW法、电离层残差法作比对,证明了基于站间单差观测值的电离层残差法在短基线相对定位中的可靠性与优势。试验结果表明:在短基线相对定位中,基于站间单差观测值的电离层残差法探测效果明显优于电离层残差法,比MW法对小周跳更敏感,可以探测出1周以上周跳,是一种适合于短基线相对定位的周跳探测方法。 [3]当前星座条件下BDS静态、动态相对定位精度、性能研究利用实测数据和IGGREL软件试验研究了当前星座条件下BDS静态、动态相对定位的性能。研究结果表明:在测站所在地区,BDS可观测卫星大多数情况下多于GPS可观测卫星,但其DOP值高于GPS。在静态短基线定位中:BDS模糊度固定成功率为100%,与GPS一致,但BDS模糊度固定ratio值略低于GPS系统;BDS基线ENU方向与“真值”偏差均在亚毫米级,与GPS精度相当,但BDS解的稳定性略差于GPS。BDS双差载波残差略大于GPS系统,且频点2双差载波残差大于频点1。在动态短基线定位中:BDS模糊度固定成功率为99.02%,略高于GPS系统的98.94%,BDS模糊度固定ratio值略低于GPS; BDS基线精度略差于GPS系统,BDS解的稳定性略差于GPS。BDS双差载波残差略大于GPS系统,且频点2双差载波残差大于频点1。 [4]当前星座条件下GPS+BDS静态、动态相对定位精度、性能研究基于IGGREL软件进行了GPS+BDS静态/动态相对定位试验,与GPS、BDS单系统静态/动态相对定位在定位精度、模糊度固定、DOP值等方面进行了对比分析。研究结果表明:GPS+BDS可显著增加可观测卫星数量,降低DOP值;在静态短基线定位中:GPS+BDS模糊度固定成功率为100%,与GPS、BDS单系统时一致,模糊度固定ratio值略低于单系统;GPS/BDS联合解时,基线ENU方向与“真值”偏差为亚毫米级,与单系统解时精度相当,但联合解的稳定性优于单系统。GPS+BDS双差载波、伪距观测值残差略大于GPS、略小于BDS。在短基线动态相对定位中:模糊度固定成功率为91.99%,略低于GPS、BDS单系统;GPS+BDS基线解精度优于BDS、略差于GPS,GPS+BDS基线解的稳定性优于单系统;频点2双差载波观测值残差比频点1大,双差伪距观测值残差比频点1小。 [5]大批量GNSS数据文件实时自动传输研究提出了一套基于ftp协议的GNSS文件实时自动传输解决方案,方案由个性化定制文件下载列表生成新方法、大批量GNSS文件实时自动快速下载新方法、服务器端主动推送的GNSS数据传输方法组成,基于该方案研制了大批量GNSS数据文件实时自动传输软件IGGDWN,基于IGGDWN软件试验验证了方案的可行性与可靠性,试验结果表明:使用提出的个性化定制文件列表生成方法生成文件列表完整率为100%,验证了方法的可行性与可靠性;排除数据服务器端不存在的文件,使用本文提出的大批量GNSS数据文件实时自动下载新方法下载文件成功率为100%,相对于文件理论生成时间,下载小时文件时延为600~700s,下载高频文件时延为310~380s。排除数据服务器端不存在的文件,使用服务器端主动推送的GNSS数据文件传输方法传输文件,文件传输完整率为100%,相对于文件理论生成时间,高频文件传输时延为320~380s,小时文件传输时延为610~710s。IGGDWN软件现稳定应用于中国科学院测量与地球物理研究所北斗数据分析中心。