广播星历与GPS单点定位误差研究

本篇硕士学位论文深入探讨了GPS（全球定位系统）单点定位的相关技术，主要集中在理论模型和实际应用上。作者龚佑兴，专业为大地测量学与测量工程，在刘庆元老师的指导下，对GPS定位的关键要素——广播星历（Broadcast Ephemeris）进行了详细研究。 广播星历是GPS卫星向用户发送的轨道参数，包括平近点角、平均运行速度差、轨道偏心率等，这些参数类似于开普勒参数，还包含轨道摄动的调和系数，用于描述卫星在空间中的动态行为。此外，卫星钟参数也通过二阶多项式给出，如钟漂移特性，其中电文中的多项式系数对于确定卫星钟差至关重要。 论文中不仅介绍了导航电文中包含的星历参数，还涉及了多种误差改正方法，如电离层改正、对流层改正、相对论效应修正、地球自转和固态潮改正，以及卫星天线相位中心偏差校正。通过编程实现了伪距与广播星历、相位与广播星历以及相位与精密星历的定位算法，并进行了大量计算。结果显示，利用广播星历进行24小时定位，水平精度可以达到4米；取消SA（辅助卫星）后，使用相位和广播星历进行定位，24小时内的精度提升至1.1米。 时星差模型的应用使得定位精度进一步提高，2小时观测数据下定位精度可达1.3米，1小时为1.6米，20分钟则为2.7米。而当使用精密星历和载波相位观测数据时，定位精度显著提升，40分钟内精度达到1米，2小时内降低到0.6米。 论文中还提到，通过切比雪夫多项式拟合技术处理精密星历，可以实时计算出卫星在任意时刻的位置和钟差，这是提高定位精度的重要手段。整个研究过程揭示了不同星历类型对定位精度的影响，以及误差改正技术在优化GPS定位性能中的关键作用，为GPS单点定位的实际应用提供了有价值的数据和理论支持。 关键词：GPS单点定位、广播星历、精密星历、误差改正。论文结构包括理论模型分析、误差改正方法研究、定位程序设计和实验结果验证，全面展示了作者对该领域的深入理解和实践能力。