PPP/INS组合研究现状   从化路灯维修车出租, 从化路灯维修车租赁, 从化路灯维修车   重点分析国内外PPP/INS组合的研究现状，着重指出当前研究中存在的问题。尽管针对PPP/INS组合开展了许多的研究工作，但是该组合仍未被广泛应用，存在着一些关键难题，这正是本文所着力解决的。(1)尽管PPP/INS组合取得了系列研究成果，但均是使用模糊度为浮点解PPP。国外对基于相位观测值的DGNSS/INS组合方面进行了深入研究，已经取得了丰富成果，相关产品早已成熟并商用化。推出了高精度组合导航数据后处理软件IE和PosPac。国内对DGNSS/INS组合方面进行了大量的研究并且取得了与国外软件精度相当的结果。开发出了GPSINSIGG1.0软件，并将该软件的松组合解算结果与IE软件进行比较，较为一致。开发出了Cinertial软件，并将该软件的松组合解算结果与IE软件、POSPac软件进行比较，结果表明该软件的后处理精度与国外同类软件相当。在PPP/INS组合方面，国际上较早的开展了相关研究。 开展了PPP/INS组合的研究工作，他们使用战术级别的INS与GPS进行组合，得到的定位精度约为10cm，并认为在很多应用领域PPP/INS组合可以替代DGNSS/INS组合。使用了时长近1小时的机载实验数据对算法进行评估，其中水平方向定位精度为0.55m，高度方向为0.63m，与单独PPP相比，定位精度得到了改善。2009年，实现了PPP/INS紧组合，并给出了多组机载实验结果，由于机载环境观测条件较好且观测时间较长，因此他们能够获得15cm以内的定位精度。实现了PPP/INS松、紧组合，以机载和车载实验对两种组合模式进行比较，结果表明在GNSS信号部分以及完全中断条件下(中断时长均小于30s)，紧组合仍能获取分米级定位精度，但是一旦中断时长大于10s，松组合定位精度会下降到米。2010年，研究并实现了PPP/INS松、紧组合，给出了机载和车载实验结果：机载实验观测环境良好，松、紧组合的定位效果相当，能够获取亚分米级的定位结果；车载实验观测条件较差，紧组合下可获取分米级的定位结果并且优于松组合，松组合相对于单独PPP没有显著改进，他们还推出了后处理软件TerraPos。2010年，从降低系统成本的角度出发，使用MEMS级别的INS与PPP进行组合，对PPP/INS松、紧组合进行细致比较和研究，所获取的定位精度在分米级。需要注意的是，不同学者得到的定位精度差异较大，主要是由不同的观测条件、解算时长和处理策略所导致的。

       对于测绘应用，需要确保4小时以上的观测，才能使PPP达到较好的收敛效果，但是这同时需要良好的观测条件。对PPP/INS组合展开了研究，并能获取分米级定位精度，他还对算法实现细节进行了深入剖析。国内外学者在PPP/INS组合方面研究工作存在着共同特点，即都是使用模糊度浮点解PPP与INS进行松或紧组合，所得到的位置精度普遍在分米级甚至米级。本文要将最前沿的模糊度固定解PPP直接与INS进行紧组合，并期望达到厘米级的定位精度，并且还可以提升其他方面的能力。

    (2)适用于PPP/INS紧组合的后处理平滑算法仍值得研究。由于INS独立自主、不受外界环境干扰，所以在GNSS信号短期中断时，INS仍能以一定的精度持续的输出位置、速度和姿态结果，但是当GNSS信号长期中断时，若仍单纯依靠INS输出，势必随着中断时间的延长导致导航误差不断增大。特别是对于车载应用环境，遮挡中断情况较为常见。解决GNSS信号长期中断条件下INS得不到测量更新的理想方法是加入额外的导航传感器，比如在车载应用环境中可以加载车轮编码器等设备。对于车载移动测量、航空摄影测量等领域的测绘用户，还可以使用非实时的后处理平滑算法来提高组合结果精度。国内外通常使用RTS平滑算法，解决GNSS/INS组合中GNSS信号中断时，组合结果精度下降的问题。将RTS算法应用到GNSS/INS组合数据后处理中，取得了良好的效果。推导了一种TFS的平滑算法，该算法效果与RTS相当，Liu在其硕士论文指出该算法不是完全的前后向平滑算法，因为他没有实现独立的后向滤波，而后向滤波的完全且独立实现是本文的工作之一。但是需要注意的是，对于普通的GNSS/INS或DGNSS/INS组合而言，由于不涉及模糊度初始与重新收敛问题，仅需要提高GNSS信号中断段(即INS独立导航段)的组合结果精度，通常的RTS平滑算法就能满足。但对于PPP/INS紧组合，该组合的特殊之处在于初始和重新收敛段的位置误差也很大，更需要合适的后处理平滑算法，Hide等人就认为对于此种情况，RTS平滑算法不能解决，应当使用完全的前后向平滑算法(FBS)。但是未见有文献公开报道前后向平滑算法的实现过程，尤其是如何实现后向滤波。本文将着重对此问题展开研究。

     (3)PPP/INS紧组合结果的质量检核方法还有欠缺。中国地质大学的张丽娜将PPP/INS组合应用于航空摄影测量中，发现PPP/INS组合与DGNSS/INS组合的位置结果间存在0.3m的系统性偏差(张丽娜2008)；武汉大学的付建红等人发现类似的结果(Fu2009)。以上两项研究均使用的是模糊度浮点解PPP与INS进行的组合，他们的研究结果表明，该组合的位置结果中容易出现系统性误差。若没有外部质量检核手段，很难发现这些系统误差的存在。对于DGNSS/INS，可以将模糊度是否成功固定作为衡量位置结果好坏的指标；对于模糊度浮点解PPP/INS组合却没有此指标，而且它的定位精度还受观测时长、观测卫星数目、观测条件好坏等影响。缺乏质量检核方法，会阻碍测绘用户选择PPP/INS组合进行作业。不仅是位置，还有速度、姿态结果也需要合适的检核方法。本文将利用好模糊度固定解PPP/INS紧组合中“模糊度可以固定”这一优势，对质量检核方法展开全面探讨。

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      通过对PPP以及PPP/INS组合研究现状的梳理与分析，可以发现在这一领域还存在着许多有待研究与解决的问题。围绕着本文核心研究内容：模糊度固定解PPP/INS紧组合，现归纳出如下拟解决的科学问题及相应的研究思路：   (1)可靠的模糊度固定解PPP模型建立问题。问题描述：国际上代表性的PPP模糊度固定方法有三种：小数偏差法、整数相位钟法以及钟差解耦法。国内外学者从不同角度证实它们在某种程度上的等价性，但也指出它们在所用产品和具体的算法实现上存在差异。但是，这三种方法究竟选择哪种来研究？当前动态PPP模糊度固定的效果仍不理想，如何提高？PPP模糊度固定依赖于PPP先收敛到一定精度，如何加速这个过程？研究思路：当前法国CNES发布了用于PPP模糊度固定的产品，可使用他们的产品进行PPP模糊度固定，并在模糊度固定中加入质量控制策略以提高固定效果。可以通过加入GLONASS卫星来加速GPSPPP模糊度固定。

    (2)模糊度固定解PPP/INS紧组合滤波模型构建问题。问题描述：目前，已有文献对模糊度浮点解PPP/INS紧组合滤波模型进行了研究。但是，随着PPP模糊度固定解技术的发展，如何对模糊度固定解PPP/INS紧组合滤波模型进行构建(状态方程+观测方程)？具体算法如何实现，会有何不同，实际效果如何？还未有文献报道这方面的研究成果。研究思路：选取地心地固坐标系作为导航坐标系，因此需要研究地心地固坐标系下的惯性导航方程与惯性导航误差方程，并结合模糊度固定解PPP，构建出地心地固坐标系下的模糊度固定解PPP/INS紧组合滤波模型。

    (3)如何借助INS短期导航精度高优势，加速PPP重新收敛与固定问题。问题描述：在PPP研究领域，众多学者着力解决GNSS信号中断导致的重新收敛与固定难题。然而，这些新方法还未走入实用。在模糊度固定解PPP/INS紧组合中，INS短期导航精度高，如何发挥这个优势来加速甚至达到瞬时的重新收敛与固定？研究思路：借助INS短期导航精度高的优势，并挖掘相关信息，构造周跳修复量，提出可靠的周跳修复新方法，期望在GNSS信号短期中断时，实现瞬时的重新收敛与固定。

   (4)适用于PPP/INS紧组合的后处理平滑算法仍需研究。问题描述：对于PPP/INS紧组合，后处理平滑算法要能够同时提高初始和重新收敛段、GNSS信号中断段(即INS独立导航段)的组合结果精度。常用的后处理平滑算法有RTS平滑算法和前后向平滑算法(FBS)。究竟哪种平滑算法适合以及如何去实现它？研究思路：本文将采用前后向平滑算法，它与RTS的最大区别是存在后向滤波。因此解决该问题的关键是构建出后向的PPP/INS紧组合滤波模型，然后将前向与后向的滤波结果进行加权平滑，便可得到平滑后的导航参数。后向滤波的关键又在于后向惯性导航方程和误差方程的推导及实现。

    (5)PPP/INS紧组合结果的质量检核方法还未有系统研究。问题描述：PPP/INS紧组合的位置结果与观测条件十分相关，有时位置结果中还会有系统误差。测绘用户在进行PPP/INS紧组合解算后，应该对组合结果进行质量检核以发现是否存在质量问题。外部质量检核客观，但是需要额外条件支持；相关的内部质量检核方法还较为匮乏。研究思路：本文重点对内部质量检核方法展开研究。结合本文所研究的模糊度固定解PPP/INS紧组合，一旦模糊度成功固定即刻获取厘米级的稳定定位精度。因此，可以输出模糊度是否固定指标，这将会显著增强位置结果的质量检核效果。但是，对于速度、姿态结果仍然需要探讨新的易于获取的质量检核指标。本文的创新与特色在于：尽管已有学者针对PPP/INS紧组合进行了研究，但是均使用模糊度为浮点解的PPP，该组合在实际中也未被广泛应用。恢复模糊度的可固定(整数)特性是PPP研究领域的重要突破，也是当前国内外的研究前沿与热点。本文率先意识到将模糊度固定解PPP与INS进行紧组合；但同时意识到，存在着如上所述的诸多理论难题亟待研究。这些新难题的提出、研究及解决正是本文的创新与特色所在。

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