全球導航衛(wèi)星系統(GNSS)是空間信息領域發(fā)展的重要方向之一。由于其可以提供高精度、連續(xù)性、實時性的定位、導航和授時服務,已成為世界強國間新一輪的競爭焦點。精密單點定位技術是利用載波相位和偽距觀測值以及精密衛(wèi)星產品數據實現高精度絕對定位的一種方法,該技術自1997年首次提出以來已經過了近20年的發(fā)展。在此期間,精密單點定位技術由靜態(tài)發(fā)展到動態(tài)、由事后發(fā)展到實時、由雙頻拓展到單頻和多頻、由GPS單系統發(fā)展到GNSS多系統、由模糊度浮點解發(fā)展到模糊度固定解,這些進展極大地拓展了精密單點定位技術的應用領域。隨著我國北斗導航衛(wèi)星系統(BDS)建設的提速,歐盟Galileo系統的穩(wěn)步推進,全球導航衛(wèi)星系統家族迎來了BDS和Galileo兩位新成員。增強GPS、GLONASS、BDS、Galileo這四大全球導航衛(wèi)星系統之間的兼容與互操作已經成為GNSS發(fā)展的一種趨勢。在此背景下,作者將多年來在GNSS多系統組合定位方面的研究工作進行了系統總結與整理,撰寫出版本書。其目的在于系統闡述多模GNSS融合精密單點定位的理論、方法和實現,使讀者能夠對精密單點定位技術有一個系統、全面的理解,對GPS、GLONASS、BDS、Galileo四大全球導航衛(wèi)星系統的組合定位方法有一個清晰的認識,促進我國BDS與其他GNSS在高精度定位領域的組合應用。
為了保證技術體系的完整性,盡管作者在精密定軌、誤差源及處理、粗差探測、鐘跳處理、參數估計方法等方面開展的研究工作較少,但書中仍包含這些方面的內容。GPS、BDS、Galileo系統都已經開始播發(fā)多頻觀測數據,作者在多頻精密單點定位方面的研究工作還在進行中,研究成果還不完善,因而關于多頻精密單點定位方面的內容未包含在本書中。作者在GPS和GLONASS組合精密單點定位方面開展了較多的研究工作,因而此部分內容在本書中占有較大的篇幅。
為了方便讀者了解,這里對本書內容進行簡要介紹。
第1章闡述GNSS定位技術的發(fā)展過程,對GNSS精密單點定位技術的發(fā)展進行回顧,分析國內外研究現狀,概括本書包含的主要技術內容。
第2章介紹GPS和GLONASS的現代化計劃以及BDS和Galileo系統建設的進展情況;從系統設計參數與時空基準方面比較GPS、GLONASS、BDS和Galileo四大全球導航衛(wèi)星系統。
第3章介紹衛(wèi)星運動理論、衛(wèi)星動力學模型和數值積分方法,對軌道攝動力模型進行闡述,分析GPS、GLONASS、BDS和Galileo精密定軌的研究現狀。
第4章討論衛(wèi)星定位中通常需要考慮的誤差源及其處理方法,以及精密單點定位中需要特別對待的誤差源及其改正方法。
第5章介紹幾種常用的粗差探測方法;對非差載波相位觀測值的周跳探測與修復方法進行討論,提出一種基于寬巷組合的移動窗口濾波法,與電離層殘差二次時間差法聯合探測與修復周跳;對接收機存在鐘跳的情況進行介紹。
第6章介紹幾種參數估計方法,包括序貫最小二乘、卡爾曼濾波、自適應卡爾曼濾波和抗差估計方法;歸納總結GPS精密單點定位常用的四種定位模型,即傳統模型、UofC模型、非組合模型和消模糊度模型;闡述精密單點定位處理中的數據質量控制方法。
第7章推導融合GPS/GLONASS的傳統精密單點定位模型和UofC精密單點定位模型,討論兩種模型的觀測值隨機模型和參數隨機模型;發(fā)展單頻GPS/GLONASS精密單點定位處理方法,提出一種GLONASS衛(wèi)星頻率信道號的自主識別方法,對雙系統組合PDOP計算方法進行定義。
第8章回顧幾種典型的GPS精密單點定位中固定模糊度的方法,在此基礎上建立融合GPS/GLONASS的精密單點定位模糊度固定解方法;通過實例數據驗證GPS/GLONASS組合精密單點定位模糊度固定解方法的優(yōu)越性。
第9章建立GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系統組合精密單點定位的觀測模型和隨機模型,開發(fā)多模GNSS融合精密單點定位軟件(MIPS-PPP),基于此軟件利用實例數據從定位精度與收斂時間兩個方面對其性能進行評估。
第10章展示多模精密單點定位技術在對流層水汽三維層析反演中的應用;闡述聯合使用非迭代與迭代重構算法進行層析計算的思想。