高精度GPS数据处理方法的研究

编号大学生研究性与创新性项目申报·评审表项目名称：高精度GPS数据处理方法探讨主持人：院（系）：市政与测绘工程学院指导教师：填报日期：2012.11.28湖南城市学院教务处制一、基本信息项目名称主持人姓名性别入学时间学号专业学校住址联系电话指导老师姓名院（系）职称（学历）研究专长主要科研成果主要参加者姓名性别年级院（系）专业项目分工预期成果形式（可多选）A、专著□B、论文（集）□√C、研究报告□D、工具书□E、科技发明□F、电脑软件G、其它□预计完成时间2013年12月29日二、项目论证1、国内外研究状况GPS从开始使用至今的十八年来，作为高端技术已经发展的相当成熟，在越来越多的领域中扮演着越来越重要的角色，获得了极大的社会效益，所以，高精度的GPS数据处理方法也是尤为重要的。目前，高精度GPS定位一般采用载波相位测量，获取连续的高精度的GPS定位和一种快速正确处理数据的方法，而在常规的静态定位中，一般采用的方法就是进行长时间的静态观测，但是这样的方法来进行求解整周模糊度需要花费大量的时间，满足不了快速确定的要求。在1989年,Seeber等学者利用超宽巷技术,并将双频P码伪距以及载波观测值进行组合,从而实现在航解算整周模糊度，于1990年，最小二乘搜索法由Hatch教授提出来，在1993一1995年加拿大的Chen教授提出了FastAmbiguitysearchFilter(FASF)方法，于此同期,荷兰Teunissen教授提出了LAMBDA方法即最小二乘降相关分解法，这种方法是以整数最小二乘原理为基础提出来的，这些方法中的LAMBDA方法的理论基础是整数最小二乘估计，并由序贯条件最小二乘模糊度搜索方法发展而来，该方法对模糊度的搜索空间进行了有效的缩减。最小二乘法相关算法为：此算法对本算法有很大的改正。然而，最小二乘法存在一个比较严重的缺陷，即不能适用于动态情况的实时处理，因为在动态情况下，随着观测者的不断增加，最小二乘法的法方程维数和未知数个数不断增加，假设累计的历元数目为n，每个历元双差模糊度的个数相同且均为m，使用几何方程模型时，则最小二乘法方程的方程维数和未知数的个数分别为（n×m）×(3×n+m)，如果n越小，则信息量就不够，误差就越大，如果n巨大，则矩阵求逆运算的计算量越大，实现不了快速运算，因此，在实时性和快速性要求较高的情况下，最小二乘法受到很大限制。2、研究的主要问题和创新之处目前，GPS在军事和民用各个领域得到了越来越广泛的应用，在很多场合，特别是在动态环境下，原有的定位方式已经不能满足越来越高的性能要求，主要针对动态用户设计定位算法，将卡尔曼最优估计理论应用于GPS定位领域，提高动态用户的定位精度与稳定性。通过分析可知卡尔曼滤波法主要由两个计算回路和两个计算过程组成，以流程图表示如下：卡尔曼滤波法的两个计算回路和两个更新过程在目前的各种整周模糊度解算方法中，应用比较成熟的是模糊度搜索技术，它在理论上及实际应用中均体现出很高的价值。在模糊度浮点解求解时采用卡尔曼滤波技术和最小二乘法，并在卡尔曼滤波递推方程中加入轨迹限制条件，进一步提高浮点解的求解精度，在浮点解求解完成后，采用模糊度搜索技术完成对整周模糊度的搜索，得到准确的整周模糊度，进而就可以得到准确的基线矢量，从而完成相对定位。采用上面的方法，能提高定位的精度，实现即时求解。在用最小二乘法处理数据时，运用卡尔曼最优估计理论相结合，可以实现对高精度GPS数据的快速正确处理。参考文献：[1]袁伟.运动中整周模糊度快速分解的研究与应用.20090301[2]樊文静.高精度GPS数据处理及整周模糊度数据算法的研究.20110510[3]蔡华.GNSS大网时时数据快速解算方法研究.201009三、项目完成的条件和保障一、项目主持人，主要成员，指导老师以及学校能够提供的组织保障，制度保障，经费保障，人员保障、时间安排，硬件保障二、1．组织保障，制度保障，经费保障大学生创新项目，学校将其纳入绩效考核，鼓励学生参与项目，在获得学分、推免读研及其他等方面政策保证、加大精神和物质奖励力度。在实施项目的过程中做到组织，制度健全管理规范。另外，按要求，我校将严格按1：1的项目经费配套。尽可能引入企业产品开发的风险资金投入。做到项目经费专款专用。2．人员保障团队五名成员具有吃苦耐劳的精神，学习氛围浓厚。喜欢探讨有研究性的知识。得到了指导老师的肯定，我们指导老师是我们专业老师，也在研究相关知识，老师一定会给我们团队带来引导。3．时间安排2012年12月正式启动,寒假我们团队通过电脑，手机进行联系，分工合作。另外时间，我们呆在一起通过相互学习来完成各自的工作。4．硬件保障：我们有电脑查相关知识，同时学校提供了机房，图书馆以便我们团队更快更好完成任务。四、经费预算序号经费开支科目经费预算金额（元）1资料费3002材料费4003文印费2004调研费6005其他6006合计2100五、预期研究成果主要阶段性成果序号研究阶段（起止时间）阶段成果名称成果形式承担者12012.12.15-2013.1.20资料采集文件龙栋22013.1.21-2013.2.30专业培训文件杨政强32014.01.01-2014.03.30实地测量报告丁浩42014.04.01-2014.04.20数据处理数据库符健52014.04.21-2014.05.20成果总结论文姚烨煜六、指导教师意见签名：年月日七、专家评审意见是否同意立项：同意□不同意□修改建议：签名：年月日八、所在院（系）审核意见公章：年月日