GPS观测数据的周跳探测与修复研究开题报告

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长安大学毕业设计（论文）开题报告表

课题名称 课题来源 学生姓名

省部级重点 刘钰

GPS观测数据的周跳探测与修复研究 课题类型 学 号

专题研究

指导老师

王利 测绘工程

2604050308 专 业

一、课题的研究意义和国内外发展状况

作为GPS数据处理的重要内容，周跳的探测一直是GPS相位观测数据预处理中比较棘手的问题。如果周跳未能被准确探测到或未得到有效修复，势必影响到模糊度的确定以及GPS定位的精度。周跳的探测与修复可为后续的数据处理提供“干净”的数据源，一种正确、高效的周跳探测与修复方法可以为正确地求解模糊度、得出高精度的定位结果奠定基础。

定位精度主要与两个因素有关⋯，GPS接收机接收数据的分辨率是其中之一。它主要取决于相位观测噪声水平。目前的接收机分辨率都能达到1％码元长。周跳探测与修复的基本思路就是通过合理的数据处理，得出精确反映周跳变化的检测量序列，从检测量序列中探测出周跳发生的位置和大小并修复，最后将周跳改正后的数据序列参与解算。目前已有多种常用的周跳探测与修复方法，GAMIT、GIPSY—OASIS (简称GIPSY)和BERNESE 软件中也提出了各自的周跳探测与修复方法。

在GPS定位过程中，主要可以通过载波相位观测和码观测进行定位，两种观测方法各有优点和不足。码观测不存在模糊度问题，但是其观测精度较低；载波相位观测精度比码观测高，可以达到毫米级的精度，但是载波相位观测中存在模糊度问题。模糊度包括初始模糊度和周跳两部分内容。GPS卫星的周期为11h58min，一天有两次过天顶，两次过天顶的时间间隔较长，信号、传播路径、接收机等环境就有所变化，卫星第二次过天顶时模糊度也需要初始化，因此一天至少要解算两个初始模糊度。初始模糊度是一个未知数，可以在参数解算中得到浮动解，然后采用一定的方法获取其固定解，再将模糊度固定解回代求其它未知参数，这是模糊度解算的基本思路。在周跳未知的情况下求解初始模糊度是很困难的。周跳是信号接收过程中由于某些原因而导致信号接收中断，在整周数处失去了一些记录的现象。为了在GPS载波相位进行差分定位中能达到毫米级的精度，必须保证观测数据中没有周跳。因此，正确探测与修复周跳是GPS数据处理中的一个关键问题。目前已经提出很多有关周跳探测与修复的方法，大多是从观测中获得某种检验量，通过检验量的平滑性来探测与修复周跳。

在GPS数据处理过程中，周跳探测比周跳修复容易得多。周跳修复涉及到 时刻跳后相位整周数的准确值的确定。一般来说，当站间和／或星间钟差已知的情况下，周跳修复就比较容易；双频数据间的周跳修复比单频数据容易；后处理模型下数据的周跳修复比实时数据处理时周跳修复容易。

目前使用的周跳探测和修复的常用方法主要有：差分法 、宽带(WL)和伪距组合法 、电离层组合法 、多项式拟合法、动态模型法 和站间或星间差分法。

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本论文将针对双频观测值来讨论GPS观测数据中的周跳探测与修复问题，主要研究高次差法、伪距载波相位组合法，载波相位变化率法。

二、课题的研究内容和方法

利用GPS测量的大量原始数据，作为研究GPS观测数据中的周跳探测与修复的基础数据，以及部分商用GPS数据处理软件，通过对这些数据的整理、计算和分析，提出GPS观测数据中周跳探测与修复的解决方案。论文主要内容如下：

1、详细探讨了利用高次差法、伪距载波相位组合法，电离层残差法进行GPS观测数据的周跳探测与修复的基本理论；

2、阐述高次差法、伪距载波相位组合法，电离层残差法进行GPS观测数据的周跳探测与修复的实验及结果分析；

3、验证高次差法、伪距载波相位组合法，电离层残差法进行GPS观测数据的周跳探测与修复方案和程序的可靠性；

4、得出本次探讨的一些结论。

三、课题的阶段安排

第一阶段：

到图书馆、资料室以及互联网上查阅与课题有关的学术杂志、简报、说明书等文献资料和书籍。

第二阶段：

认真学习查阅的资料，掌握周跳探测与修复的相关理论，清楚周跳探测与修复的基本思路。

第三阶段：

通过合理的数据处理，得出精确反映周跳变化的检测量序列，从检测量序列中探测出周跳发生的位置和大小并修复，最后将周跳改正后的数据序列参与解算。

第四阶段：

进行资料的整理，撰写毕业论文。

四、作业时间安排

1 调研、查阅相关文献和资料，撰写开题报告 4 月01日～4月09日 2 研究、设计、上机、撰写毕业论文 4 月10日～6月04日 3 指导教师评阅论文 6 月05日～6月10日 4 毕业论文答辩 6 月11日～6月12日

五、预期结果

针对本次课题的研究，在理论上预期可以完成差分法、多项式拟合法、以及在精密单点定位中的双频GPS数据的周跳探测与修复的解决方案；在应用上，预期能针对GPS接收机所采集的数据，以及部分商用GPS数据处理软件，通过对这些数据的整理、计算和分析，

得出精确反映周跳变化的检测量序列，从检测量序列中探测出周跳发生的位置和大



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小并修复，最后将周跳改正后的数据序列参与解算。

六、完成任务所具备的条件因素

1、进行数据采集时所需仪器： GPS接收机。

2、数据下载时所需软硬件：计算机、Map330 Dowload软件。 3、数据处理时所需软硬件：计算机、Matlab软件。

4、需要有知识储备，勤动脑，勤动手，查阅相关资料，阅读大量相关书籍，要有计划有目的去进行研究，善于思考，刻苦耐劳，始终保持一种认真，严谨，求实的求学态度。



指导教师意见及建议：



指导教师签名：

年 月 日



注：1、课题来源分为：国家重点、省部级重点、学校科研、校外协作、实验室建设和自选项目；课题类型分为：工程设计、专题研究、文献综述、综合实验。 2、此表由学生填写，交指导教师签署意见后方可开题。

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