發(fā)布時間：2020-08-04 10:52

【摘要】：精密單點定位(Precise Point Positioning,PPP)技術發(fā)展于上世紀末,它僅用一臺接收機的載波相位和測碼偽距觀測值即可實時或事后實現高精度定位,被廣泛應用于大地測量、工程測量及地球空間科學等研究領域。近年來,多星座導航衛(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite Systems,GNSS)的發(fā)展和 PPP 模糊度固定技術的實現,為PPP技術的研究與應用注入了新的活力。多星座條件下,衛(wèi)星數量更多,衛(wèi)星觀測幾何更好,能夠縮短收斂時間并提高定位精度。而PPP模糊度固定技術充分利用了載波信息,能夠進一步提高定位精度,并在一定程度上加快收斂速度。多系統(tǒng)組合PPP模糊度固定已成為衛(wèi)星導航領域的前沿熱點方向。目前,GPS的PPP模糊度固定技術已趨于成熟,多系統(tǒng)PPP浮點解在模型算法方面也較為完善;但是有關融合GPS、GLONASS、Galileo、BDS四大系統(tǒng)的PPP模糊度固定技術還沒有實現。本文在GPS PPP模糊度固定理論的基礎上,采用了四大衛(wèi)星導航定位系統(tǒng)的觀測數據,研究了multi-GNSS多系統(tǒng)PPP模糊度固定的理論和算法,評估了 Multi-GNSSPPP固定解的定位性能。主要工作如下:(1)分析了北斗二代GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星的偽距偏差序列,針對IGSO和MEO衛(wèi)星的偽距偏差隨高度角變化的特性,采用加權分段線性方法建立了IGSO和MEO衛(wèi)星的偽距偏差改正模型;針對GEO衛(wèi)星的偽距偏差和多路徑效應,采用恒星日濾波的方法削弱了偽距偏差和多路徑的影響。對北斗偽距觀測值進行偽距偏差改正后,偽距單點定位結果精度得到了明顯的改善,寬巷模糊度的收斂速度也有一定提升。進一步分析了北斗三代實驗星的偽距偏差特性,結果表明北斗三代衛(wèi)星幾乎不存在偽距偏差。(2)分析了北斗PPP模糊度難以固定為整數的原因,討論了北斗系統(tǒng)特有的相關誤差的處理策略,實現了北斗GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星的相位小數偏差估計,并分析了相位小數偏差的時空特性。結果表明北斗衛(wèi)星的寬巷和窄巷UPD序列均十分穩(wěn)定,在十天范圍內的標準差小于0.15周。對于寬巷UPD產品,IGSO衛(wèi)星的UPD序列明顯優(yōu)于GEO和MEO衛(wèi)星。相比于香港網和MGEX,中國陸態(tài)網的寬巷UPD最穩(wěn)定,標準差僅為0.03周,數據利用率高達94.07%。對于窄巷UPD產品,香港網,中國陸態(tài)網和MGEX網的標準差分別為0.037,0.052和0.058周。利用香港網測站估計得到窄巷UPD穩(wěn)定性最高,且具有最高的數據利用率和最優(yōu)的殘差分布,主要是由于參考網范圍較小,公共的軌道誤差和大氣誤差可以被吸收到衛(wèi)星UPD中。(3)基于穩(wěn)定可靠的北斗UPD產品,實現了聯合GEO/IGSO/MEO衛(wèi)星的單北斗PPP模糊度固定。對于北斗PPP,模糊度固定后,收斂時間得到明顯縮短,定位精度得到顯著的提升。對于北斗靜態(tài)PPP固定解,香港網和中國陸態(tài)網測站的平均首次固定時間約為40分鐘,固定百分比分別為91.3%和76.4%,MGEX測站的平均首次固定時間相對較長,約為57.4分鐘,固定百分比為68.99%。香港網測站北斗靜態(tài)PPP固定單天解的在E/N/U方向的定位精度可達(0.72,0.54,3.21)cm,相較于浮點解提升了 58.6%,50%和41.8%。對于動態(tài)PPP,香港網,中國陸態(tài)網和MGEX網的首次固定時間分別是49.0,48.3和73.4分鐘,固定百分比為84.44%,63.50%和60.17%。(4)建立了 GNSS四系統(tǒng)融合的UPD估計模型。基于MGEX/IGS的觀測數據,估計了四系統(tǒng)的UPD產品,并從時間穩(wěn)定性,數據利用率,殘差分布等多個方面進行質量檢核。其中GPS寬巷UPD在30天內的平均標準差為0.023周,窄巷UPD的標準差為0.04周。北斗衛(wèi)星偽距偏差的改正對于北斗衛(wèi)星的UPD估計有重要作用。偽距偏差改正后,北斗衛(wèi)星寬巷UPD在穩(wěn)定性方面有明顯的提升,尤其是北斗IGSO和MEO衛(wèi)星,提升超過了 75%,北斗衛(wèi)星窄巷UPD產品的一致性也有所改善。為了克服GLONASS衛(wèi)星頻間偏差的影響,使用四種類型接收機(TRIMBLE NETR9_all version,TRIMBLE NETR9_5.15,JAVAD TRE_G3THDELTA和LEICA)估計了 GLONASS衛(wèi)星的UPD產品。結果表明,GLONASS寬巷UPD的標準差小于0.06周,窄巷UPD的標準差小于0.11周。分別使用全球和歐洲測站估計Galileo衛(wèi)星的UPD產品,結果表明兩種網估計得到Galileo產品的標準差均小于0.02周,窄巷UPD小于0.11周。(5)實現了四系統(tǒng)PPP模糊度固定解,并評估了四系統(tǒng)PPP模糊度固定的定位性能。相比于PPP浮點解,PPP模糊度固定可以縮短收斂時間,提升定位精度。而四系統(tǒng)PPP固定解能夠實現最快的收斂,達到最高的定位精度。當截止高度角為7°時,四系統(tǒng)PPP固定解的首次固定時間為9.21分鐘,相較于單系統(tǒng)和雙系統(tǒng)的定位結果,有明顯的提升。當截止高度角增加到30°,GPS和GPS+Galileo的首次固定時間超過35分鐘,明顯變慢,而四系統(tǒng)PPP固定解的首次固定時間僅需要13.24分鐘。在10分鐘內,四系統(tǒng)PPP固定解的定位精度在E、N、U方向可以達到(1.84,1.11,1.53)cm,而單GPSPPP固定解的定位精度僅為(2.25,1.29,9.73)cm。在兩個小時內,四系統(tǒng)PPP固定解相對浮點解在E、N、U方向提升了 69.6%,15.2%和 10.6%。
【學位授予單位】：武漢大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P228.4
【圖文】：

逡逑為了分析ＧＮＳＳ偽距多路徑偏差的特征，選擇了ＪＦＮＧ測站２０１５年３月１０日的逡逑觀測數據，計算了ＧＮＳＳ四系統(tǒng)ＭＥＯ衛(wèi)星的ＭＰ序列。圖３．１給出了邋ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、逡逑ＧＡＬＩＬＥＯ和ＢＤＳ四個系統(tǒng)的ＭＥＯ衛(wèi)星的偽距多路徑序列。由圖可以看出，ＧＰＳ、逡逑ＧＬＯＮＡＳＳ和ＧＡＬＩＬＥＯ系統(tǒng)的多路徑誤差具有相似的特性，然而ＢＤＳ的偽距多路逡逑徑與其他三個系統(tǒng)的多路徑誤差相比有明顯的區(qū)別，存在明顯的系統(tǒng)偏差逡逑（Ｈａｕｓｃｈｉｌｄ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１２；邋Ｍｏｎｔｅｎｂｒｕｃｋ邋ｅｔ邋ａｌ．邋２０１０，邋２０１２，邋２０１３）。為了進一步分析該逡逑系統(tǒng)偏差的特性，圖３．２給出了邋ＧＮＳＳ四系統(tǒng)的多路徑偏差隨著高度角的變化趨勢。逡逑由于多路徑誤差與衛(wèi)星高度角的大小相關，不同的高度角下，信號傳播路徑不同，逡逑多路徑效應也不同，低高度角情況下，信號的反射情況更為嚴重，多路徑誤差較逡逑為明顯

ＥＬＥ（°）邐ＥＬＥ（°）逡逑圖３．２邋ＧＮＳＳ多系統(tǒng)ＭＰ時間序列對比圖逡逑３．１．２北斗衛(wèi)星偽距偏差特性分析逡逑選�。茫眨裕皽y站２０１５年３月１日的觀測數據計算得到北斗衛(wèi)星的ＭＰ序列與高逡逑度角序列，圖３．３給出了邋Ｂｌ、Ｂ２和Ｂ３頻率上北斗ＧＥＯ、ＩＧＳＯ、ＭＥＯ衛(wèi)星的ＭＰ時逡逑間序列以及高度角序列，其中藍色、綠色和紅色的點分別對應于Ｂｌ、Ｂ２和Ｂ３頻逡逑率上的ＭＰ組合觀測值，而黑色曲線為北斗衛(wèi)星的高度角序列。由圖可以看出逡逑ＩＧＳＯ和ＭＥＯ衛(wèi)星的ＭＰ序列中均存在隨著高度角的X棿蠖跣〉南低澄蟛�。而辶x希牽牛銜佬塹模停行蛄諧氏植ǘ窒�，但由釉彅虣谶度綁q謀浠段Ы閑�，伪距偏辶x喜畹拇笮∮敫叨冉塹墓叵擋⒉幌災６雜冢牽牛�、Ｉ繖盐r停停牛銜佬牽煌德噬襄義系奈本嗥罹薪銜饗緣牟畋�。辶x希玻埃卞危梗板澹玻埃頡邋邋邋澹保保蓿梗板澹保覆貳�，－丨——邋邋邋}蓿梗板義�，WＳ：丨媝逡逑＇２邋０邋０邋５００邋１０００邋１５００２０００邋２５００邋３０００邋°邐＇２邋0０邋５００邐１０００邋１５００邋２０００邋２５０°０邐＊１＇８0邐５００邋．．邐１００°０逡逑ＥＰＯＣＨ邐ＥＰＯＣＨ邐ＥＰＯＣＨ逡逑圖３．３不同頻率上的北斗衛(wèi)星多路徑誤差序列與高度角序列逡逑針對北斗ＩＧＳＯ和ＭＥＯ衛(wèi)星的偽距偏差

逑時間穩(wěn)定性和空間穩(wěn)定性。本文選擇２０１４年和２０１５年ＤＯＹ４７、Ｄ０Ｙ８１共四天的逡逑觀測數據生成ＭＰ序列進行對比分析。圖３．４給出了邋Ｂ３頻率上的ＩＧＳＯ和ＭＥＯ衛(wèi)星逡逑在不同天的偽距多路徑誤差隨高度角的變化情況�？梢钥闯�，北斗ＩＧＳＯ和ＭＥＯ逡逑衛(wèi)星的偽距偏差序列在不同天內具有較好的一致性。逡逑２ｔ邐１邐ｒ邐ｒ邐１邐ｃ邐ｃ邋邋ｔ邐￣邋Ｉ邐ｉ邐ｆ邐ｆ邐ｔ邐ｔ邐ｉ．邐ｉ邋ｒ＞逡逑．？邋ＤＯＹ邋０４７／２０１４邐，邋：邐？邋ＤＯＹ邋０４７／２０１４逡逑１．５邋邋邋—？邋邋邐邐邐邐邐邐邋－■邋？邋ＤＯＹ邋０８１／２０１４邋－邋１．５邋—＊＜－＊－邋￣：邐＾邐：—邋？邋ＤＯＹ邋０８１／２０１４邋ｊ逡逑，邐？邋ＤＯＹ邋０４７／２０１５邐？邋°°Ｙ邋０４７／２０１５逡逑？邋Ｍ邐？逡逑１邋５邋＿邋＿邐＿邋一邋＿邋＿邋一—邋一邋邋邋ｉ邐Ｉ邐１邐－１，５邋－邋■邋？邋ｊ＊邐１邋邋邋邐Ｊ邐ｉ￣—邋ｊ邐１邐邐逡逑＇——ｉｎ——．邐＾邋ｊ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐ｉ邐．邐；邐ｉ邐＾逡逑＂２0邋１0邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０邐０邐１０邐２０邐３０邐４０邐５０邐６０邐７０邐８０邐９０逡逑Ｅｌｅｃｔｉｏｎ邋ｒｄｅｏｒＢｅｓｌ邐Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ邋［ｄｅｇｒｅｅｓ］逡逑困３．４邋Ｂ３頻羋上北斗ＩＧＳＯ／ＭＥＯ衛(wèi)星不同天的偽距多路徑偏差對比逡逑為了進一步驗證北斗偽距偏差的空間穩(wěn)定性，選擇ＣＵＴ０、ＪＦＮＧ和ＧＭＳＤ測逡逑站在２０１５年１月１０日的觀測數據

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2780449