一種基于ppp技術(shù)的船載重力測量方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其主要技術(shù)特點是：重力儀和雙頻GPS天線安裝在一條直線上，進行船載重力測量作業(yè)，對測線所采集的GPS觀測數(shù)據(jù)進行精密單點定位解算，獲取觀測點精確的三維位置；利用觀測點精確的三維位置計算厄特弗斯改正和垂直加速度改正；利用重力儀所測得的重力觀測值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通過基點比對計算得到圖載成果重力值。本發(fā)明僅需單臺雙頻GPS接收機并采用PPP技術(shù)即可精確計算船載重力測量測線的三維位置，不需要布設(shè)基準站便可完成船載重力測量功能，此方法不僅保證了測量精度，而且降低了作業(yè)成本，同時作業(yè)時也不受區(qū)域以及距離的限制，提高了作業(yè)效率。
【專利說明】一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法。【背景技術(shù)】
[0002]船載重力測量是測定水面點的重力值及其平面位置。船載重力測量的精度除與重力傳感器直接相關(guān)外，還嚴重受到GPS定位精度的影響，GPS定位精度決定厄特弗斯改正和垂直加速度改正，其影響量級有時遠大于實際重力值。船載重力測量的GPS定位方式可分為差分定位、單點定位。差分定位技術(shù)在船載重力測量中的應(yīng)用需要根據(jù)測區(qū)離岸線的距離來選擇差分定位方法，沿岸船載重力測量可以采用DGPS (基于偽距)、RTK (基于相位)的局域差分定位方法，而遠海船載重力測量可以采用星站差分方法，但這種方法是收費服務(wù)的。上述方法在船載重力測量中的應(yīng)用有如下缺點:1、至少需要兩臺GPS接收機；2、作用距離有限(除星站差分外)；3、增加了用戶作業(yè)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種設(shè)計合理、精度高、作業(yè)成本低且使用簡便的基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法。
[0004]本發(fā)明解決現(xiàn)有的技術(shù)問題是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0005]一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，包括以下步驟:
[0006]步驟1、重力儀和雙頻GPS天線安裝在一條直線上，進行船載重力測量作業(yè)，對測線所采集的GPS觀測數(shù)據(jù)進行精密單點定位解算，獲取觀測點精確的三維位置；
[0007]步驟2、利用觀測點精確的三維位置計算厄特弗斯改正和垂直加速度改正；
[0008]步驟3、利用重力儀所測得的重力觀測值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通過基點比對計算得到圖載成果重力值。
[0009]而且，所述重力儀和雙頻GPS天線安裝在在豎直桿子的兩端，并且在架設(shè)雙頻GPS天線時，其高度角要求大于15度無遮擋。
[0010]而且，所述步驟I進行精密單點定位解算并獲取觀測點精確的三維位置的方法為:利用下載的精密星歷和精密鐘差文件，對測線數(shù)據(jù)進行GPS精密單點定位解算，其具體流程包括依次進行的數(shù)據(jù)準備過程、數(shù)據(jù)預(yù)處理過程、誤差改進過程、參數(shù)估計過程以及輸出結(jié)果過程。
[0011]而且，所述的數(shù)據(jù)準備處理包括接收IGS精密軌道、精密鐘差、GPS雙頻觀測數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)并輸出到數(shù)據(jù)預(yù)處理過程；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理過程是粗差剔除、周跳探測以及相位平滑處理并輸出給誤差改正過程；所述的誤差改進過程是根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的結(jié)果以及電離層延遲、對流層延遲、地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)、天線相位中心偏差、天線相應(yīng)纏繞、固體潮、海洋潮數(shù)據(jù)進行誤差改正處理，并將改正結(jié)果輸出給參數(shù)估計過程；所述的參數(shù)估計過程是根據(jù)誤差改正結(jié)果以及線性化、組法方程進行參數(shù)處理；所述輸出結(jié)果過程是根據(jù)參數(shù)估計結(jié)果解算得到測站坐標、速度、加速度、天頂對流參數(shù)、模糊度參數(shù)并輸出解算結(jié)果，最終得到觀測點精確的三維位置。
[0012]而且，所述的參數(shù)估計過程采用遞歸最小二乘法實現(xiàn)。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是:
[0014]本發(fā)明設(shè)計合理，其僅需單臺雙頻GPS接收機并采用PPP (Precise PointPositioning，精密單點定位)技術(shù)即可精確計算船載重力測量測線的三維位置，不需要布設(shè)基準站便可完成船載重力測量功能，此方法不僅保證了測量精度，而且降低了作業(yè)成本，同時作業(yè)時也不受區(qū)域以及距離的限制，提高了作業(yè)效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1本發(fā)明的精密單點定位解算流程示意圖；
[0016]圖2為船載重力測量綜合改正原理圖；
[0017]圖3為基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法示意圖。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳述。
[0019]一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，是針對基于GPS差分定位模式的傳統(tǒng)船載重力測量的弊端，提出采用PPP技術(shù)(精密單點定位技術(shù))進行船載重力測量作業(yè)。船臺安裝的主要設(shè)備包括GPS天線及接收機、重力儀、電子羅盤等，其作業(yè)要求如下:
[0020]1、重力儀和雙頻GPS天線安裝在一條直線上，測量前量取重力儀至GPS天線的距離；如果重力儀和雙頻GPS天線安裝在一條直線上有困難，必須量取重力儀至GPS天線的平面相對距離(dx，dy)以及豎直距離；
[0021]2、架設(shè)天線時，高度角大于15度無遮擋，且不容易受到電磁信號干擾；
[0022]3、當測量船靜止時，調(diào)整羅盤安裝位置至傾角讀數(shù)為0，電子羅盤的航向初始讀數(shù)應(yīng)和船上的羅盤讀數(shù)一致或指向船艏；
[0023]4、為保證定位精度，初始化測量時間為20分鐘，然后正式作業(yè)。
[0024]基于上述作業(yè)要求，本發(fā)明提出的一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法包括如下步驟:
[0025]步驟1:將雙頻GPS天線和重力儀安裝在豎直桿子的兩端，進行船載重力測量作業(yè)，對測線所采集的GPS觀測數(shù)據(jù)進行精密單點定位解算，獲取觀測點精確的三維位置。
[0026]通過船載重力測量外業(yè)，獲得測線數(shù)據(jù)觀測文件，利用下載的精密星歷和精密鐘差文件，對測線數(shù)據(jù)進行PPP解算，具體解算流程如圖1及圖2所示，包括依次進行的數(shù)據(jù)準備、數(shù)據(jù)預(yù)處理、誤差改進、參數(shù)估計(遞歸最小二乘)以及輸出結(jié)果過程，其中數(shù)據(jù)準備。其中，數(shù)據(jù)準備處理是接收IGS精密軌道、精密鐘差以及GPS雙頻觀測數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)并輸出到數(shù)據(jù)預(yù)處理過程；數(shù)據(jù)預(yù)處理是粗差剔除、周跳探測以及相位平滑處理并輸出給誤差改正過程；誤差改進過程是根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的結(jié)果以及電離層延遲、對流層延遲、地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)、天線相位中心偏差、天線相應(yīng)纏繞、固體潮、海洋潮數(shù)據(jù)進行誤差改正處理，并將改正結(jié)果輸出給參數(shù)估計過程；參數(shù)估計過程是根據(jù)誤差改正結(jié)果以及線性化、組法方程進行參數(shù)處理；輸出結(jié)果過程是根據(jù)參數(shù)估計結(jié)果解算得到測站坐標、速度、加速度、天頂對流參數(shù)、模糊度參數(shù)并輸出解算結(jié)果，最終得到觀測點精確的三維位置。[0027]步驟2、利用觀測點精確的三維位置計算厄特弗斯改正和垂直加速度改正。
[0028]步驟3利用重力儀所測得的重力觀測值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通過基點比對計算得到圖載成果重力值。
[0029]如圖3所示，本步驟通過數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)接收重力原始數(shù)據(jù)、GPS原始出具、姿態(tài)原始數(shù)據(jù)進行分析，對船載重力測量的各項誤差進行改正，包括利用電子羅盤數(shù)據(jù)進行姿態(tài)改正、厄特弗斯改正和垂直加速度改正，最后通過基點比對計算，得到圖載成果重力儀的值。
[0030]需要強調(diào)的是，本發(fā)明所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本發(fā)明包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案得出的其他實施方式，同樣屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其特征在于包括以下步驟: 步驟1、重力儀和雙頻GPS天線安裝在一條直線上，進行船載重力測量作業(yè)，對測線所采集的GPS觀測數(shù)據(jù)進行精密單點定位解算，獲取觀測點精確的三維位置； 步驟2、利用觀測點精確的三維位置計算厄特弗斯改正和垂直加速度改正； 步驟3、利用重力儀所測得的重力觀測值以及厄特弗斯改正和垂直加速度改正，通過基點比對計算得到圖載成果重力值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其特征在于:所述重力儀和雙頻GPS天線安裝在在豎直桿子的兩端，并且在架設(shè)雙頻GPS天線時，其高度角要求大于15度無遮擋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其特征在于:所述步驟I進行精密單點定位解算并獲取觀測點精確的三維位置的方法為:利用下載的精密星歷和精密鐘差文件，對測線數(shù)據(jù)進行GPS精密單點定位解算，其具體流程包括依次進行的數(shù)據(jù)準備過程、數(shù)據(jù)預(yù)處理過程、誤差改進過程、參數(shù)估計過程以及輸出結(jié)果過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其特征在于:所述的數(shù)據(jù)準備處理包括接收IGS精密軌道、精密鐘差、GPS雙頻觀測數(shù)據(jù)以及導(dǎo)航數(shù)據(jù)并輸出到數(shù)據(jù)預(yù)處理過程；所述數(shù)據(jù)預(yù)處理過程是粗差剔除、周跳探測以及相位平滑處理并輸出給誤差改正過程；所述的誤差改進過程是根據(jù)數(shù)據(jù)預(yù)處理的結(jié)果以及電離層延遲、對流層延遲、地球自轉(zhuǎn)、相對論效應(yīng)、天線相位中心偏差、天線相應(yīng)纏繞、固體潮、海洋潮數(shù)據(jù)進行誤差改正處理，并將改正結(jié)果輸出給參數(shù)估計過程；所述的參數(shù)估計過程是根據(jù)誤差改正結(jié)果以及線性化、組法方程進行參數(shù)處理；所述輸出結(jié)果過程是根據(jù)參數(shù)估計結(jié)果解算得到測站坐標、速度、加速度、天頂對流參數(shù)、模糊度參數(shù)并輸出解算結(jié)果，最終得到觀測點精確的三維位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于PPP技術(shù)的船載重力測量方法，其特征在于:所述的參數(shù)估計過程采用遞歸最小二乘法實現(xiàn)。
【文檔編號】G01S19/14GK103852799SQ201410063168
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月25日
【發(fā)明者】歐陽永忠, 李凱鋒, 鄧凱亮, 陸秀平, 任來平, 徐廣袖, 劉傳勇, 王耿峰 申請人:中國人民解放軍92859部隊