南极gnss精密定位若干问题研究

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1、分类号:P22810710-2010126044硕士学位论文南极GNSS精密定位若干问题研究许艳导师姓名职称杨元喜教授张勤教授申请学位级别工学硕士学科专业名称大地测量学与测量工程论文提交日期2012年11月15日论文答辩日期2012年12月04日学位授予单位长安大学StudiesonAntarcticGNSSPrecisePositioningADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：XuYanSupervisor：Prof.Yang

2、YuanxiProf.ZhangQinChang’anUniversity,Xi’an,China摘要20世纪80年代末期，GPS开始应用于极地大地测量学研究。近10年来，随着GNSS技术的日益完善，在南北两极得到了越来越广泛的应用。精密单点定位(PPP)技术因其作业高效、定位精度高、成本低等优势，成为目前GPS应用领域最为广泛的技术之一。南极作为地球动力学研究的热点地区，涉及冰川消融、冰后回弹、海平面变化等问题。于是，研究南极地区的GNSS精密定位具有特殊重要的意义。然而极地作为GNSS定位的

3、特殊地区，不仅卫星覆盖显著区别于低纬度地区，而且定位环境也与低纬度地区有显著差别。基于此，本文结合南极地区相对于内陆的特殊性，对南极GNSS精密定位展开了一些分析探索，主要贡献包括：1.分析了南极地区GPS定位具有的与内陆地区不同的特性。与亚洲内陆（如武汉）相比，南极GNSS定位具有更多的可视卫星，因此其定位具有更高的空间位置精度，但同时由于南极上空缺少大高度角卫星，其高程精度与低纬度站相比较差。2.定量分析了中国北斗卫星导航系统对南极定位精度提高的重要意义。仿真结果表明，在南极地区，北斗与GP

4、S组合定位的精度将比用单一GPS系统提高43%左右（以截止高度角15°为例）。3.基于南极地区实测机载动态数据和地面静态参考站的数据，分析了极地机载动态PPP的定位精度。结果表明，在南极地区，采用PPP技术可以获得亚分米级的机载动态定位精度。所以精密单点定位技术的发展，为长距离高精度的事后机载动态定位提供了新的途径。4.由于南极各站卫星高度角较低，对南极GPS定位中受低高度角卫星影响较大的对流层延迟进行了分析。通过使用实际气象数据的对流层改正模型，在同等截止高度角下提高了南极GPS定位精度；相应

5、地，在保持同等定位精度要求的情况下，使用实际气象数据的对流层改正模型可以降低GPS数据的截止高度角，使其从常规的15°降低到5°。这样在南极地区，可以在不损失定位精度的前提下，利用更多的低高度角卫星的观测数据，增加观测冗余度，提高定位精度。5.分析了南极地区电离层延迟的变化情况及其二阶项延迟对南极GPS定位结果的影响。结果表明：南极地区的TEC日间波动频繁，其日间TEC最大值变化较中纬度地区剧烈；在南极地区夏季，电离层二阶项延迟对GPS定位结果的影响可达厘米级。另外，建立了区域电离层TEC模型R

6、IM（RegionalIonosphereModel），对于南极地区来说，RIMI的定位精度在一定程度上优于全球电离层模型GIM。关键词：南极定位，GPS，北斗卫星导航系统，精度分析，对流层延迟，电离层延迟IIAbstractAttheendof1980s,GPSbegantobeusedintheresearchofgeodesyinthepolarregion.WiththematuredevelopmentofGNSStechnology,ithasbeenmoreandmorewidel

7、yusedinthesouthandnorthpolesduringnearly10years.Precisepointpositioning(PPP)hasbecomeoneofthemostwidelyusedtechnologiesinGPSfieldbecauseofitsefficientwork,highpositioningprecisionandlowcost.Asthehotspotofstudyinggeodynamics,theAntarcticareainvolvesgl

8、aciersmeltingandsealevelfluctuation.Therefore,ithasspecialsignificancetostudytheAntarcticGNSSprecisepositioning.Moreover,thesatellitescoverageandpositioningenvironmentinpoleregionaredifferentfromlow-latitudeareas.Basedonabovecharacteristics,someissue