區(qū)域偽衛(wèi)星增強GPS精密定位方法及其在形變監(jiān)測中應用.pdf

1、GPS作為一種先進的空間對地觀測技術(shù)，引領(lǐng)了測繪行業(yè)的一場技術(shù)革命。近年來隨著接收設(shè)備及定位理論的發(fā)展成熟，GPS精密定位技術(shù)已廣泛應用于控制測量、施工放樣及形變監(jiān)測等工程測量領(lǐng)域。但GPS定位的精度、可靠性及完善性取決于可見星數(shù)量及其分布的幾何圖形這兩個主要因素。在深山峽谷、高樓林立的市區(qū)以及礦山區(qū)域環(huán)境下，由于衛(wèi)星信號受到遮擋，導致GPS定位精度及可靠性嚴重下降；受GPS系統(tǒng)自身限制，在垂直方向上的定位誤差通常為水平方向的2～3倍，

2、不能滿足形變監(jiān)測諸方面的需要。此外，目前在地下、室內(nèi)和隧道內(nèi)還無法直接采用GPS定位。 偽衛(wèi)星定位技術(shù)是解決以上問題的有效途徑之一。利用偽衛(wèi)星可有效增加可見星數(shù)目，改善衛(wèi)星分布幾何圖形結(jié)構(gòu)，從而提高系統(tǒng)導航定位性能。長期以來，偽衛(wèi)星定位技術(shù)的研究一直圍繞飛機進場著陸等動態(tài)定位領(lǐng)域展開，將其應用到形變監(jiān)測等精密工程領(lǐng)域尚處于起步階段，因而在偽衛(wèi)星發(fā)射設(shè)備的開發(fā)、定位理論與模型建立等方面存在諸多具有挑戰(zhàn)性的技術(shù)難題。 本文旨

3、在研究區(qū)域偽衛(wèi)星增強GPS精密定位關(guān)鍵技術(shù)問題，主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下： 1．針對GPS在實際工程應用中存在的問題，劃分了四類GPS不適用區(qū)域，并給出了相應的偽衛(wèi)星應用模式，分析了偽衛(wèi)星在形變監(jiān)測應用中的現(xiàn)狀和存在的關(guān)鍵技術(shù)問題。 2．設(shè)計了低成本偽衛(wèi)星發(fā)射器的總體結(jié)構(gòu)，探討了偽衛(wèi)星L1載波、C/A碼和導航電文生成及調(diào)制方法。重點研究了偽衛(wèi)星導航電文的生成及校驗方法，設(shè)計了一種適合偽衛(wèi)星的導航電文。通過試驗驗證，設(shè)計的

4、導航電文符合GPS ICD-200規(guī)范，并可被普通GPS接收機正常接收與解調(diào)，方便用戶使用。 3．針對偽衛(wèi)星不同應用模式，給出了偽衛(wèi)星星座優(yōu)化模型及評價指標。從分析精度因子幾何結(jié)構(gòu)入手，提出了一種偽衛(wèi)星獨立星座的優(yōu)化原則。結(jié)合偽衛(wèi)星增強GPS技術(shù)特點，利用改進的蟻群算法進行偽衛(wèi)星最佳位置搜索，實驗結(jié)果表明，采用偽衛(wèi)星星座優(yōu)化后可有效提高系統(tǒng)的定位精度。 4．分析了偽衛(wèi)星主要誤差源，給出了相應消除方法，重點研究了偽衛(wèi)星多路