本文選題：GNSS　切入點：系統(tǒng)硬件延遲　出處：《東南大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：電離層延遲改正是GNSS導航定位技術中需要解決的關鍵問題之一。在各種空間物理和地球物理機制的綜合作用下,電離層結構及物理化學變化規(guī)律十分復雜,電離層對無線電波傳播的影響表現(xiàn)為高度的非線性和各向異性,因此有必要深入研究電離層對于無線電信號的影響規(guī)律,以消除或者降低電離層誤差對GNSS導航定位的影響。本文基于IGS(International GNSS Service)分析中心的數(shù)據(jù)和地面GNSS接收站的 CORS(Continuous Operational Reference Stations)數(shù)據(jù),針對高階電離層延遲改正問題,主要進行了以下的研究工作:(1)分析了 GNSS系統(tǒng)硬件延遲偏差(Difference Code Bias,簡記為DCB)的產(chǎn)生原因,并給出了分離衛(wèi)星DCB與接收機DCB的通用方法,利用不同緯度上IGS站實測數(shù)據(jù),分離了時間跨度為60天的衛(wèi)星和接收機的DCB,并評估了其穩(wěn)定性,結果發(fā)現(xiàn):衛(wèi)星DCB和接收機DCB均是不穩(wěn)定的,在中高緯度區(qū)域硬件延遲信息變化較為平穩(wěn),在低緯度地區(qū),硬件系統(tǒng)偏差受地磁和太陽活動影響較大,穩(wěn)定性明顯變差,衛(wèi)星和接收機的硬件時間延遲的日變化量對于GPS信號L1測距的影響分別可達到2.021TECU和3.085TECU。(2)分析了太陽活動和磁暴現(xiàn)象對高階電離層效應數(shù)值大小的影響,通過顧及高階電離層延遲的PPP實驗,定量地分析了高階電離層延遲對PPP解算坐標產(chǎn)生的改正值大小,實驗發(fā)現(xiàn):在WGS84坐標系下,在太陽與地磁場的活躍期高階電離層延遲在X、Y、Z軸方向產(chǎn)生的改正值分別為1.89mm、3.90mm、8.45mm,在平靜期對應X、Y、Z軸方向的產(chǎn)生的改正值分別為1.2mm、2.40mm、3.91mm,表明無論是在太陽活動與地磁場活動的活躍期還是平靜期,電離層延遲高階項對于mm級的PPP定位的影響都是十分顯著的。(3)綜合多項式模型與三角級數(shù)模型的優(yōu)點,提出了一種改進的多項式模型,命名為POLY-SIN模型。結合江蘇CORS數(shù)據(jù),對比了 POLY-SIN模型和傳統(tǒng)模型(9-DPM)的建模精度,結果發(fā)現(xiàn):POLY-SIN模型和9-DPM模型的檢驗中誤差分別為 1.181TECU、1.291TECU,相對誤差分別為 8.29%、9.39%,POLY-SIN 模型比9-DPM模型精度提高了 8.5%。(4)為了進一步提高區(qū)域電離層延遲改正的建模精度,利用H-BP算法對提出的POLY-SIN模型進行誤差補償,構造出一種融合模型,命名為BP+POLY-SIN模型。在同樣的實例數(shù)據(jù)和樣本選擇下,BP+POLY-SIN模型的檢驗中誤差為1.106TECU,相對誤差為7.76%,相比9-DPM和POLY-SIN模型,BP+POLY-SIN模型建模精度最高,較9-DPM模型精度提高了 14.3%。
[Abstract]:Ionospheric delay correction is one of the key problems to be solved in GNSS navigation and positioning technology. The influence of ionosphere on radio wave propagation is highly nonlinear and anisotropic, so it is necessary to deeply study the influence of ionosphere on radio signal. In order to eliminate or reduce the influence of ionospheric errors on GNSS navigation and positioning, based on the data of the IGS(International GNSS Service Analysis Center and the CORS(Continuous Operational Reference stations data of the ground GNSS receiving station, this paper aims at correcting the higher-order ionospheric delay. The main work of this paper is as follows: (1) the paper analyzes the reasons of the hardware delay Code biases of GNSS system, and gives a general method of separating satellite DCB from receiver DCB, and makes use of the measured data of IGS station at different latitudes. The DCB of satellite and receiver with a time span of 60 days is separated, and its stability is evaluated. The results show that both satellite DCB and receiver DCB are unstable, and the hardware delay information varies steadily in the middle and high latitudes, and at low latitudes. The deviation of the hardware system is greatly affected by geomagnetic and solar activities, and the stability of the hardware system becomes worse obviously. The influence of the diurnal variation of the hardware time delay of the satellite and the receiver on the GPS signal L1 ranging can reach 2.021 TECU and 3.085 TECU, respectively. The effects of solar activity and magnetic storm on the numerical magnitude of the higher-order ionospheric effect are analyzed. By taking into account the high-order ionospheric delay in the PPP experiment, the magnitude of the correction value of the high-order ionospheric delay to the PPP solution coordinates is quantitatively analyzed. It is found that in the WGS84 coordinate system, The higher order ionospheric delay in the active period of the sun and the geomagnetic field is 1.89 mm / 3.90 mm / 8.45 mm respectively in the direction of the Xnynez axis, and 1.2mm / 2.40 mm / 3.91 mm in the quiescent period respectively, indicating that both solar and geomagnetic fields are active in the solar and geomagnetic fields. The results show that the correction values of the higher order ionospheric delay are 1.89 mm / 3.90 mm / 8.45 mm and 1.2mm / 2.40 mm / 3.91 mm respectively during the quiescent period. The active period or the quiet period, The influence of higher order term of ionospheric delay on PPP location of mm order is very significant. The advantages of polynomial model and trigonometric series model are synthesised. An improved polynomial model named POLY-SIN model is proposed, which is combined with Jiangsu CORS data. The modeling accuracy of POLY-SIN model is compared with that of traditional model. The results show that the errors in the test of the two models are 1.181TECUU 1.291TECU, respectively, and the relative errors are 8.2999.39. The accuracy of the POLY-SIN model is 8.50.14% higher than that of the 9-DPM model.) in order to further improve the modeling accuracy of the regional ionospheric delay correction, The H-BP algorithm is used to compensate the error of the proposed POLY-SIN model, and a fusion model is constructed. Under the same example data and sample selection, the error of BP POLY-SIN model is 1.106 TECU, and the relative error is 7.76. Compared with 9-DPM and POLY-SIN model, BP POLY-SIN model has the highest modeling accuracy, and the accuracy of BP POLY-SIN model is 14.3 times higher than that of 9-DPM model.
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P228.4

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本文編號：1610597