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国防科学技术大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书：航空重力测量中运动加速度的高精度估计方法研究

国防科学技术大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书：航空重力测量中运动加速度的高精度估计方法研究

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作者: 李显著 , 张开东著 , 吴美平著

出版社: 国防工业出版社

出版时间: 2017-02

版次: 1

ISBN: 9787118102666

定价: 50.00

装帧: 平装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 156页

字数: 180千字

正文语种: 简体中文

丛书: 国防科学技术大学惯性技术实验室优秀博士学位论文丛书

分类: 工程技术

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　　本书的主要内容如下：
　　（1）基于航空重力测量的数学模型分析了航空重力测量中利用GNSS确定载体动态位置、速度和加速度的精度需求。同时以SGA—WZ01为例，介绍了捷联式航空重力测量系统的硬件和软件实现方式。
　　（2）导航卫星速度和加速度的高精度计算是实现载体动态速度和加速度高精度解算的前提，分别研究了利用广播星历和精密星历进行导航卫星速度和加速度的计算方法，并通过对比分析表明，利用广播星历或精密星历计算导航卫星位置序列，再通过数字差分运算；可获得满足航空重力测量精度需求的卫星速度和加速度。
　　（3）系统阐述了利用单基准站差分GNSS方法进行载体加速度的高精度估计的相关理论。推导了位置差分法和相位差分法的数学模型，深入分析了整周模糊度误差、周跳、星座突变误差、电离层传播误差、星历误差、基准站站址误差等GNSS误差源对载体速度和加速度估计精度的影响。
　　（4）针对长基线条件下采用单基准站差分GNSS方法存在局限性这一问题，提出了融合多个地面基准站同步观测信息进行载体加速度的高精度估计方法，阐述了该方法的关键技术和数据处理流程，并通过实测数据实验验证了这一方法在加速度估计精度上的优越性。
　　（5）针对单基准站差分GNSS载体加速度估计方法在无基准站或难以建立基准站配合观测情况下应用的局限性，提出了基于精密单点定位的载体高精度加速度估计方法。
　　（6）利用东海、南海航空重力测量试验的数据，对基于单点精密定位方法确定载体加速度的可行性进行了试验验证，结果表明，即使是在电离层活动相对活跃的南海实验中，基于精密单点定位和基于单基准站差分GNSS的载体加速度估计方法获得的结果具有较好的一致性。动态情况下，两种方法的差异小于0.5mGal，从而验证了基于精密单点定位方法在载体高精度加速度估计中应用的可行性。第1章绪论
1．1 背景和意义
1．2 航空重力测量
1．2．1 国外航空重力测量系统发展现状
1．2．2 国内航空重力测量系统发展现状
1．2．3 航空重力测量性能的应用需求
1．3 卫星导航技术
1．3．1 卫星导航系统的发展现状
1．3．2 GNSS高精度定位技术的发展现状
1．3．3 GNSS在航空重力测量中的应用研究
1．4 本书主要内容

第2章捷联式航空重力测量的基本理论
2．1 航空重力测量的数学模型
2．1．1 常用坐标系统及其转换关系
2．1．2 航空重力测量的数学模型
2．2 GNSS在航空重力测量中的应用及精度需求分析
2．2．1 运动载体的位置确定
2．2．2 运动栽体的速度确定
2．2．3 运动载体的加速度确定
2．3 捷联式航空重力测量系统简介
2．3．1 硬件实现
2．3．2 软件实现
2．4 本章小结

第3章导航卫星速度和加速度的计算方法
3．1 基于广播星历求解卫星状态参数
3．1．1 Kepler根数形式广播星历
3．1．2 修正Keper形式广播星历
3．1．3 位置速度型广播星历
3．2 基于精密星历求解卫星状态参数
3．2．1 数值差分法
3．2．2 解析差分法
3．3 精度对比分析
3．3．1 广播星历法精度分析
3．3．2 数值差分法精度分析
3．3．3 解析差分法精度分析
3．4 计算精度评估
3．5 本章小结

第4章单基准站差分加速度估计方法
4．1 位置差分法和相位差分法
4．1．1 位置差分法
4．1．2 相位差分法
4．2 加速度估计误差分析
4．2．1 整周模糊度解算偏差
4．2．2 周跳
4．2．3 星座突变误差
4．2．4 电离层误差
4．2．5 星历误差
4．2．6 基准站站址误差
4．3 单基准站差分GNSS算法适用性分析
4．4 本章小结

第5章多基准站差分加速度估计方法
5．1 网络误差模型及其估计方法
5．1．1 误差建模算法
5．1．2 误差模型的误差特性分析
5．2 改进的整周模糊度的解算及验证方法
5．2．1 整周模糊度解算及验证概述
5．2．2 基于基线测量误差粗差检验的网络模糊度验证方法
5．2．3 仿真性能分析
5．2．4 实测性能分析
5．3 联合参数估计模型
5．4 多基准站差分GNSs加速度估计方法的性能分析
5．5 本章小结

第6章非差单点加速度估计方法
6．1 基于精密单点定位的加速度估计方法研究I
6．1．1 概述
6．1．2 数学模型
6．2 精密单点加速度估计算法误差分析
6．2．1 星历误差的影响
6．2．2 卫星钟差的影响
6．3 试验验证和精度评估
6．3．1 试验验证的评估方法和评估指标
6．3．2 东海航空重力试验
6．3．3 南海航空重力试验
6．4 本章小结

第7章总结与展望
7．1 工作总结
7．2 进一步的研究和展望

附录A数据场景说明
A1 东海航空重力测量试验
A2 南海航空重力测量试验
参考文献
内容简介:
　　本书的主要内容如下：
　　（1）基于航空重力测量的数学模型分析了航空重力测量中利用GNSS确定载体动态位置、速度和加速度的精度需求。同时以SGA—WZ01为例，介绍了捷联式航空重力测量系统的硬件和软件实现方式。
　　（2）导航卫星速度和加速度的高精度计算是实现载体动态速度和加速度高精度解算的前提，分别研究了利用广播星历和精密星历进行导航卫星速度和加速度的计算方法，并通过对比分析表明，利用广播星历或精密星历计算导航卫星位置序列，再通过数字差分运算；可获得满足航空重力测量精度需求的卫星速度和加速度。
　　（3）系统阐述了利用单基准站差分GNSS方法进行载体加速度的高精度估计的相关理论。推导了位置差分法和相位差分法的数学模型，深入分析了整周模糊度误差、周跳、星座突变误差、电离层传播误差、星历误差、基准站站址误差等GNSS误差源对载体速度和加速度估计精度的影响。
　　（4）针对长基线条件下采用单基准站差分GNSS方法存在局限性这一问题，提出了融合多个地面基准站同步观测信息进行载体加速度的高精度估计方法，阐述了该方法的关键技术和数据处理流程，并通过实测数据实验验证了这一方法在加速度估计精度上的优越性。
　　（5）针对单基准站差分GNSS载体加速度估计方法在无基准站或难以建立基准站配合观测情况下应用的局限性，提出了基于精密单点定位的载体高精度加速度估计方法。
　　（6）利用东海、南海航空重力测量试验的数据，对基于单点精密定位方法确定载体加速度的可行性进行了试验验证，结果表明，即使是在电离层活动相对活跃的南海实验中，基于精密单点定位和基于单基准站差分GNSS的载体加速度估计方法获得的结果具有较好的一致性。动态情况下，两种方法的差异小于0.5mGal，从而验证了基于精密单点定位方法在载体高精度加速度估计中应用的可行性。
目录:
第1章绪论
1．1 背景和意义
1．2 航空重力测量
1．2．1 国外航空重力测量系统发展现状
1．2．2 国内航空重力测量系统发展现状
1．2．3 航空重力测量性能的应用需求
1．3 卫星导航技术
1．3．1 卫星导航系统的发展现状
1．3．2 GNSS高精度定位技术的发展现状
1．3．3 GNSS在航空重力测量中的应用研究
1．4 本书主要内容

第2章捷联式航空重力测量的基本理论
2．1 航空重力测量的数学模型
2．1．1 常用坐标系统及其转换关系
2．1．2 航空重力测量的数学模型
2．2 GNSS在航空重力测量中的应用及精度需求分析
2．2．1 运动载体的位置确定
2．2．2 运动栽体的速度确定
2．2．3 运动载体的加速度确定
2．3 捷联式航空重力测量系统简介
2．3．1 硬件实现
2．3．2 软件实现
2．4 本章小结

第3章导航卫星速度和加速度的计算方法
3．1 基于广播星历求解卫星状态参数
3．1．1 Kepler根数形式广播星历
3．1．2 修正Keper形式广播星历
3．1．3 位置速度型广播星历
3．2 基于精密星历求解卫星状态参数
3．2．1 数值差分法
3．2．2 解析差分法
3．3 精度对比分析
3．3．1 广播星历法精度分析
3．3．2 数值差分法精度分析
3．3．3 解析差分法精度分析
3．4 计算精度评估
3．5 本章小结

第4章单基准站差分加速度估计方法
4．1 位置差分法和相位差分法
4．1．1 位置差分法
4．1．2 相位差分法
4．2 加速度估计误差分析
4．2．1 整周模糊度解算偏差
4．2．2 周跳
4．2．3 星座突变误差
4．2．4 电离层误差
4．2．5 星历误差
4．2．6 基准站站址误差
4．3 单基准站差分GNSS算法适用性分析
4．4 本章小结

第5章多基准站差分加速度估计方法
5．1 网络误差模型及其估计方法
5．1．1 误差建模算法
5．1．2 误差模型的误差特性分析
5．2 改进的整周模糊度的解算及验证方法
5．2．1 整周模糊度解算及验证概述
5．2．2 基于基线测量误差粗差检验的网络模糊度验证方法
5．2．3 仿真性能分析
5．2．4 实测性能分析
5．3 联合参数估计模型
5．4 多基准站差分GNSs加速度估计方法的性能分析
5．5 本章小结

第6章非差单点加速度估计方法
6．1 基于精密单点定位的加速度估计方法研究I
6．1．1 概述
6．1．2 数学模型
6．2 精密单点加速度估计算法误差分析
6．2．1 星历误差的影响
6．2．2 卫星钟差的影响
6．3 试验验证和精度评估
6．3．1 试验验证的评估方法和评估指标
6．3．2 东海航空重力试验
6．3．3 南海航空重力试验
6．4 本章小结

第7章总结与展望
7．1 工作总结
7．2 进一步的研究和展望

附录A数据场景说明
A1 东海航空重力测量试验
A2 南海航空重力测量试验
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