利用半参数模型提高含有多路径误差的基线的解算精度

论文摘要

高精度的卫星导航定位往往可以使用双差法来减弱或是消除观测数据中的大部分误差。然而,因为参考站和流动站之间观测环境不同,即使对于短基线而言,双差法也无法削弱卫星观测数据因多路径效应而产生的误差,甚至可能放大其对基线解算的影响。伪距和载波相位中的多路径误差会降低模糊度浮点解的精度,干扰整周模糊度固定,加大向量结果偏差等等。为了解决这些问题,本文提出利用半参数回归模型削弱多路径误差,提高基线向量的解算精度。实验结果表明,与普通最小二乘法相比,在静态基线解算和单历元基线解算中应用半参数回归模型可以有效降低多路径效应的影响。本文的主要研究内容包括:1)数据采集。分析多路径误差的产生原理,据此设计测量实验,采集包含多路径误差的GNSS短基线观测数据。2)基于半参数回归模型的静态基线解算。采用最小二乘模型和半参数模型处理所采集的含差数据,通过对比残差分布与解算结果的精度,证明半参数模型的优越性。针对半参数模型的核心问题——寻找合适的正则化矩阵和正则化参数,本文尝试使用时间序列法确定正则化矩阵,使用曲线法、广义交叉核实法（GCV）和最小均方误差（MSE）法确定正则化参数并分析几种方法对于结果精度的影响。实验结果表明,在静态基线解算中,半参数模型可以有效减少多路径误差,并将坐标精度控制在毫米级。3)基于半参数回归模型的单历元基线解算。为避免法方程出现秩亏现象,本文组建P码伪距方程、宽巷载波相位观测方程和1载波相位观测方程进行单历元基线解算,同时考虑到单历元模型仅依靠常规LAMBDA法固定整周模糊度的成功率较低,选择结合部分搜索法固定整周模糊度。在此基础上,模型所需的正则化组合由三种不同的方案确定。通过对比半参数模型与最小二乘模型的解算结果,可以证明半参数模型能够将大部分历元的精度控制在1.5cm及以下,更适于处理多路径误差。

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致谢

摘要

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第一章绪论

1.1 研究的背景及意义

1.2 多路径效应的研究现状

1.3 半参数模型的研究现状

1.4 本文主要研究内容

第二章 GNSS定位原理

2.1 GNSS主要测量误差

2.2 GNSS定位方法

2.3 整周模糊度的确定方法

2.4 本章小结

第三章半参数回归模型原理

3.1 半参数回归模型概述

3.1.1 半参数模型方程与补偿最小二乘法

3.1.2 半参数模型未知量的统计性质

3.2 正则化矩阵R的选取方法

3.2.1 自然样条函数法

3.2.2 时间序列法

3.2.3 距离法

3.2.4 三种方法的特性总结

3.3 正则化参数α的选取方法

3.3.1 L曲线法

3.3.2 广义交叉核实法

3.3.3 最小均方误差法

3.3.4 信噪比法

3.3.5 效率法

3.3.6 控制法

3.3.7 各类方法的特性总结

3.4 本章小结

第四章基于半参数模型的多路径误差削弱方法

4.1 实验及数据采集

4.2 基于半参数回归模型的静态基线解算

4.2.1 GNSS静态半参数解算模型

4.2.2 数据处理结果及分析

4.2.3 静态基线解算小结

4.3 基于半参数回归模型的单历元基线解算

4.3.1 GNSS单历元半参数解算模型

4.3.2 部分搜索法固定整周模糊度

4.3.3 数据处理结果及分析

4.3.4 单历元基线解算小结

4.4 正则化参数确定方法的适用性

4.5 本章小结

第五章总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 冯佳琪

导师: 陶庭叶,黄北新

关键词: 卫星导航定位,多路径误差,半参数回归模型,正则化矩阵,正则化参数

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 合肥工业大学

分类号: P228.4

总页数: 71

文件大小: 5593K

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