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作者：杨南南辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

随着GNSS的不断发展,对于如何取得稳定可靠的高精度定位结果,已经成为当下热点研究方向。卫星姿态一直以来都是高精度定位中的重点研究内容,受地影现象影响,GNSS卫星运行至与太阳地球近似共线时,太阳光会被地球所遮挡,无法照射到卫星太... 详细信息

随着GNSS的不断发展,对于如何取得稳定可靠的高精度定位结果,已经成为当下热点研究方向。卫星姿态一直以来都是高精度定位中的重点研究内容,受地影现象影响,GNSS卫星运行至与太阳地球近似共线时,太阳光会被地球所遮挡,无法照射到卫星太阳能帆板,卫星在此期间无法提供可满足硬件设备正常运转所需能量,导致真实卫星姿态相比于名义姿态出现严重偏差,定位精度会受到极大影响。为了获得高精度高可靠性的定位结果,关于姿态异常对于GNSS PPP的影响研究亟待开展。本文基于以上问题,安排了如下工作:(1)介绍了GNSS PPP的基础理论,进一步研究了PPP AR的基础理论,以及现有的实现PPPAR的方法,并分析了不同方法的各自特性。总结了现有卫星偏航姿态模型,分析了WUM与GBM姿态四元数产品对于不同类型卫星姿态改正的影响,结果表明,两家分析中心的产品对于地影期卫星姿态异常改正具有较高的一致性。(2)研究了不同卫星姿态改正策略对GNSS PPP中PCO、相位缠绕、相位残差和IF模糊度的影响,实验结果表明:采用名义姿态进行卫星姿态改正与采用姿态四元数改正相比,对于BDS卫星PCO改正差异较为明显,偏差可以达到米级;对于BDS和GLONASS卫星相位缠绕差异较为明显,偏差最大值分别为0.153周和0.183周,导致相位残差偏差分别达到0.173m和0.018m;对于IF模糊度参数,BDS卫星在两种姿态改正策略下IF模糊度小数部分差异明显,偏差最大值分别达到了0.762周。(3)基于三种不同姿态改正策略分别使用WUM与GBM姿态四元数与精密轨道和钟差产品,执行了C、G、CG、CGE、CGER动态PPP浮点解与固定解实验,结果表明:在BDS、GPS单系统PPP浮点解中,采用姿态四元数改正(S2)相较于名义姿态(S1)和删除地影卫星(S3)策略可以获得稳定可靠的定位结果,在E、N、U方向上的定位精度提升较为明显,分别提升10.4%、17.3%、12.4%和12.1%、20.5%、13.3%(BDS),固定解中,S2策略下的定位精度仍然最高,与其在浮点解中定位结果相比,在三个方向上的定位精度分别提升7.8%、3.0%和11.2%(BDS),三种姿态改正策略在GPS PPP中的表现与BDS基本一致。在组合系统PPP中,随着星座几何构型的增强,不同于单系统PPP,S3策略也能获得较高的定位精度。在CG组合系统PPP中,浮点解下S2策略相比于S1和S3策略在两个方向上定位精度分别提升10.8%、11.4%和20.8%、12.1%,在N方向变化不明显。执行固定解后,三种策略在E方向上的定位精度相比于浮点解提升较为明显,分别提升12.8%、17.9%和11.3%,仅S1与S3策略在U方向上定位精度提升较为明显,分别为10.6%和9.3%。在CGE组合系统PPP中,S3策略在E和N两个方向上的定位精度均可以达到与S2策略同等精度水平,且均优于S1策略,固定解下S3策略相比于S1策略在E和U方向上的定位精度分别提升7.6%和5.1%,在E方向上定位精度提升水平相比于浮点解稍有下降。在CGRE组合系统PPP中,在浮点解中,S3策略仅在N方向可以达到与S2策略同等精度水平,优于S1策略,在E和U方向上的定位精度均低于S1与S2策略。执行固定解后S3策略E方向上定位精度提升31.8%,较为显著,在E和N方向上均可以与S2策略达到同等精度。但在U方向上S3策略始终最低,难以达到与S1和S2策略同等精度水平,相比于S1与S2策略,在U方向上的定位精度仍降低19.7%和38.8%。(4)使用GBM产品时,S2策略在C、G单系统动态PPP中定位性能更为稳定,定位精度更高,这种现象与使用WUM产品时基本一致。在CG、CGE和CGER组合系统PPP中,S3策略下的定位精度得到改善,在N方向上的定位精度基本可以达到与S2策略同等水平,但在E和U方向上仍与S2策略存在一定差距。较为特别的是,在CGER组合系统PPP中,执行模糊度固定之后,三种策略在仅在E方向上的定位精度提升较为明显,分别达到了13.8%、9.8%和22.4%,在N和U方向变化并不明显,特别是S2策略,执行固定解后在N方向上的定位精度稍有降低。不同于使用WUM产品,在使用GBM产品执行CGER PPP固定解后,S3策略在三个方向上的定位精度均优于S1策略,定位精度分别提升24.6%、9.2%和3.1%。总体上来看,使用GBM产品时,在CGE、CGER组合系统动态PPP中U方向上的定位精度要略优于使用WUM产品,而在水平方向上的差异并不明显。(5)提出了一种可以实时调整的对流层功率谱密度估计方法,当差分间隔增大至30s,对流层功率谱密度趋于稳定,此时可以近似忽略观测值噪声对于对流层延迟的影响,认为此时得到的功率谱密度可以稳定表现对流层

关键词： GNSS 姿态改正精密单点定位对流层延迟功率谱密度

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基于PPK与姿态改正的感潮河段围堤截流期龙口水面曲线实测方法研究

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测绘通报 2012年第S1期 704-705,722页

作者：刘大伟周丰年吴敬文长江水利委员会长江口水文水资源勘测局上海200136

龙口截流是大型围堤工程关键环节,龙口水力学要素是数模反演与施工组织决策的重要依据。通过研制专用浮标测量系统,利用PPK与VFS下的姿态改正技术,获取高精度的龙口水面曲线数据,为信息化施工与决策提供了科学依据。

关键词： PPK VFS 浮标系统姿态改正龙口

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海洋测绘中船体姿态改正的误差分析

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海洋通报 2007年第1期26卷 28-34页

作者：彭琳刘焱雄吴永亭周兴华杨龙国家海洋局第一海洋研究所海洋测绘与工程信息研究中心山东青岛266061

船体姿态变化是海洋测绘中重要的误差来源,需要进行修正。姿态改正实际上是进行坐标系变换,存在着不同的坐标轴旋转顺序,对应的旋转矩阵形式也不一样。实际应用中发现不同的旋转矩阵导致不同的姿态改正结果,甚至出现错误的改正。仔细分... 详细信息

船体姿态变化是海洋测绘中重要的误差来源,需要进行修正。姿态改正实际上是进行坐标系变换,存在着不同的坐标轴旋转顺序,对应的旋转矩阵形式也不一样。实际应用中发现不同的旋转矩阵导致不同的姿态改正结果,甚至出现错误的改正。仔细分析了姿态改正中的三种旋转方式,重点讨论了两种常用模型简化后的误差量级。研究后发现,坐标系变换中的旋转角并非姿态角,并由此导出了两种常用旋转方式对应的旋转角,它是纵摇角和横摇角的函数。采用正确的旋转角,不同的旋转方式能够得到一致的姿态改正结果。另外,在姿态改正精度要求不高于0.2m的前提下,第一种旋转方式可以采用简化模型。

关键词：坐标系姿态改正旋转角误差

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航空标量重力测量中的姿态改正

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解放军测绘研究所学报 2000年第1期20卷 35-40页

作者：朱非洲总参测绘研究所

本文阐述了航空标量重力测量中姿态改正的两种计算方法，即矩阵施转法和解析法，并用这两种方法进行了计算，同时根据计算结果对姿态信息的影响进行了初步探讨。

关键词：航空标量重力测量横滚俯仰姿态改正

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基于多波束水深异常值剔除的海洋测绘中船体姿态改正误差分析

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国外电子测量技术 2019年第7期38卷 7-11页

作者：马深天津水运工程勘察设计院

了解海洋生境的分布和范围对于实施基于测绘系统的管理战略至关重要。历史上这有在水深异常值剔除传感器的发展之前,在海洋环境中一直很困难。使用最大似然分类器(MLC),快速、无偏、高效统计树(QUEST),随机森林(RF)和支持向量机(SVM)进... 详细信息

了解海洋生境的分布和范围对于实施基于测绘系统的管理战略至关重要。历史上这有在水深异常值剔除传感器的发展之前,在海洋环境中一直很困难。使用最大似然分类器(MLC),快速、无偏、高效统计树(QUEST),随机森林(RF)和支持向量机(SVM)进行评估,以使用从水下视频观察获得的训练数据将角后向剔除响应分类为姿态改正。提出了初步结果,用于了解如何优化MBES的水深异常值剔除以表征海洋测绘正确值。实验结果表明,坐标系变换中的旋转角并非姿态角,并由此导出了两种常用旋转方式对应的旋转角,它是纵摇角和横摇角的函数。采用正确的旋转角,不同的旋转方式能够得到一致的姿态改正结果。

关键词：定量反向剔除分类船体姿态多波束回声测深仪姿态改正

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基于PPK与姿态改正的感潮河段围堤截流期龙口水面曲线实测方法研究

基于PPK与姿态改正的感潮河段围堤截流期龙口水面曲线实测方法研究

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第四届“测绘科学前沿技术论坛”

作者：刘大伟周丰年吴敬文长江水利委员会长江口水文水资源勘测局

关键词： PPK VFS 浮标系统姿态改正龙口

来源： cnki会议评论

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PPK技术在海洋倾倒区潮位测量中的方法研究

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工程勘察 2024年第8期52卷 44-47,65页

作者：魏树运张云杨正先张振冬韩建波国家海洋环境监测中心辽宁大连116023 大连理工大学城市学院辽宁大连116600

在分析传统潮位测量和RTK潮位测量缺陷的基础上,基于PPK技术开展海洋倾倒区潮位测量方法研究。系统介绍了PPK技术原理及PPK潮位测量体系,对数据进行后处理,利用姿态参数修正天线高,采用小波分析、拟合平滑的方法滤除波浪,提取大地高潮... 详细信息

在分析传统潮位测量和RTK潮位测量缺陷的基础上,基于PPK技术开展海洋倾倒区潮位测量方法研究。系统介绍了PPK技术原理及PPK潮位测量体系,对数据进行后处理,利用姿态参数修正天线高,采用小波分析、拟合平滑的方法滤除波浪,提取大地高潮位信息,并基于EGM2008重力场模型结合水准控制点进行基准转换,得到85基准下的PPK潮位数据。试验结果表明,PPK潮位精度与验潮站潮位基本一致,可靠性高,能够广泛应用于海洋倾倒区潮位测量中。

关键词： PPK潮位测量数据后处理姿态改正波浪滤除基准转换

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测船处瞬时潮位的GPS精密确定

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武汉大学学报（信息科学版） 2006年第12期31卷 1067-1070页

作者：赵建虎张红梅 John E.Hughes Clarke 武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079 武汉大学动力与机械学院武汉市东湖南路8号430072 海洋图形研究组新布伦兹维克大学

利用GPS载波相位差分测量技术,借助时间偏差改正、姿态改正、高程转换、信号处理和吃水改正,获得了测船处精密在航潮位。该方法已在几个GPS在航潮位测量实验中得到了验证,并取得了理想的结果。

关键词： GPS潮位时间偏差改正姿态改正高程转换信号处理

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基于PPK的龙口水位测量及自适应提取方法研究

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武汉大学学报（信息科学版） 2011年第1期36卷 44-47页

作者：张红梅顾玉亮乐勤吴敬文武汉大学动力与机械学院武汉市东湖南路8号430072 上海市青草沙投资建设发展有限公司长江水利委员会长江口水文水资源勘测局

在系统分析龙口水域水文特点的基础上,基于GPS PPK测量技术,设计并研制出了浮球漂流水位连续测量系统。对系统测量数据的处理方法进行了详细研究。将该系统及数据处理算法应用于龙口水域截流区的连续水位测量和提取中,取得了理想的效果。

关键词：水位 GPS PPK 姿态改正

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基于高精度GNSS定位解算及姿态数据获取潮位研究

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海洋技术学报 2019年第5期38卷 55-59页

作者：陈正伟韩磊上海海事测绘中心上海200090

文中基于GNSS高精度定位解算成果中的高程数据,利用测船航行过程中实时采集的姿态数据进行涌浪补偿,并根据船舶每天的吃水变化将GNSS天线高调整为瞬时水面高;通过相邻水位站的比对获取GNSS高程与深度基准面的高差,对获取的瞬时水面高进... 详细信息

文中基于GNSS高精度定位解算成果中的高程数据,利用测船航行过程中实时采集的姿态数据进行涌浪补偿,并根据船舶每天的吃水变化将GNSS天线高调整为瞬时水面高;通过相邻水位站的比对获取GNSS高程与深度基准面的高差,对获取的瞬时水面高进行基准面变换,得到基于深度基准面的潮位值。针对以上技术路线进行了研究,并在工程中进行了验证,成果统计数据证明,提取的潮位满足规范要求,可在实践中应用推广。

关键词： GNSS高程潮位姿态改正船舶吃水深度基准面

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