对于车载移动测量、航空摄影测量、船载水深测量等领域的测绘用户,他们迫切需求测量平台高精度高频率的位置、速度和姿态信息。目前满足此需求并被广泛应用的就是基于相位观测值的DGNSS/INS组合。本文研究了新组合,即模糊度固定解PPP/INS紧组合。对于新组合,在PPP模糊度固定技术的支撑下,仅使用单台流动站GNSS接收机,即可获取稳定的厘米级定位精度,且它的测速测姿精度与DGNSS/INS组合相当。由于无需架设基准站,新组合特别适合大面积移动测绘任务,并可降低作业成本和复杂度,为测绘用户提供了新选择。本文围绕模糊度固定解PPP/INS紧组合这一核心工作,从理论和方法两方面展开了系统研究。主要创新点及关键结论如下:(1)推导了基于整数相位钟产品和星间单差观测值的GPS PPP模糊度固定模型,提出了一种顾及质量控制的逐级模糊度固定策略(CAFQC)。五十组IGS站实验表明:当PPP模糊度收敛到一定精度时,通过模糊度固定,将含模糊度的相位观测值转化为高精度绝对距离观测值,位置误差可迅速由分米级降至稳定的厘米级;利用车载实验证实了CAFQC能够提高模糊度固定效果和可靠性。(2)针对单独GPS PPP首次固定时间过长问题,研究了GLONASS辅助GPS PPP模糊度快速固定。四十组IGS站实验表明:加入GLONASS卫星,使得GPS PPP的首次固定时间显著减少,而且对定位精度和稳定性亦有改善;一组车载实验展现出单独GPS PPP模糊度无法固定的情况(由于观测时间短、卫星数目少),但在GLONASS卫星的辅助下,仍能实现模糊度成功固定。(3)构建并实现了模糊度固定解PPP/INS紧组合滤波模型,此为本文核心工作。两组车载实验对滤波模型进行了验证:一旦实现模糊度成功固定,新组合即刻获取厘米级定位精度,而且它的测速测姿精度和DGNSS/INS组合相当,却不需要架设基准站;对于GNSS信号质量变差导致的模糊度固定失败,在INS约束作用下,可直接加速其后的重新固定。(4)针对GNSS信号短期中断引起的PPP重新收敛与固定难题,借助INS短期导航精度高优势,可加速重新收敛与固定;而采用本文提出的周跳修复新方法,就能实现瞬时重新收敛与固定。两组车载实验证实了周跳修复新方法的良好性能,但随着GNSS信号中断时间的延长,修复能力会降低。实验还发现,所用战术级INS未能加速PPP初始收敛。(5)构建了后向的PPP/INS紧组合滤波模型,提出了适用于PPP/INS紧组合的前后向平滑算法,能够同时提高初始与重新收敛段、GNSS信号中断段(即INS独立导航段)的组合结果精度,特别是位置精度。两组车载实验评估了前后向平滑算法的平滑效果。实验还表明,先修复周跳、再进行平滑,可取得更好精度的位置结果。(6)系统研究了PPP/INS紧组合结果的质量检核问题,提出了以滤波解算中间信息为指标的内部质量检核方法。三组车载实验对八种滤波解算中间信息进行了分析与评价;其中,模糊度固定信息可显著增强位置结果的检核效果、前后向滤波不符值的检核能力最为全面。本研究可以为测绘用户提供质量检核的方法参考与依据。 还原
精密单点定位; 惯性导航系统; 整数相位钟; 星间单差; 模糊度固定; 紧组合; 周跳修复; 重新收敛; 重新固定; 后向滤波; 前后向平滑算法; 质量控制; 质量检核;
