【摘要】：精密單點(diǎn)定位(Precise Point Positioning,PPP)技術(shù)發(fā)展于上世紀(jì)末,它僅用一臺(tái)接收機(jī)的載波相位和測(cè)碼偽距觀測(cè)值即可實(shí)時(shí)或事后實(shí)現(xiàn)高精度定位,被廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量、工程測(cè)量及地球空間科學(xué)等研究領(lǐng)域。近年來(lái),多星座導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)(GlobalNavigation Satellite Systems,GNSS)的發(fā)展和 PPP 模糊度固定技術(shù)的實(shí)現(xiàn),為PPP技術(shù)的研究與應(yīng)用注入了新的活力。多星座條件下,衛(wèi)星數(shù)量更多,衛(wèi)星觀測(cè)幾何更好,能夠縮短收斂時(shí)間并提高定位精度。而PPP模糊度固定技術(shù)充分利用了載波信息,能夠進(jìn)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(dǎo)航領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)方向。目前,GPS的PPP模糊度固定技術(shù)已趨于成熟,多系統(tǒng)PPP浮點(diǎn)解在模型算法方面也較為完善;但是有關(guān)融合GPS、GLONASS、Galileo、BDS四大系統(tǒng)的PPP模糊度固定技術(shù)還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)。本文在GPS PPP模糊度固定理論的基礎(chǔ)上,采用了四大衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的觀測(cè)數(shù)據(jù),研究了multi-GNSS多系統(tǒng)PPP模糊度固定的理論和算法,評(píng)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(duì)IGSO和MEO衛(wèi)星的偽距偏差隨高度角變化的特性,采用加權(quán)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(duì)GEO衛(wèi)星的偽距偏差和多路徑效應(yīng),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(duì)北斗偽距觀測(cè)值進(jìn)行偽距偏差改正后,偽距單點(diǎn)定位結(jié)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(jìn)一步分析了北斗三代實(shí)驗(yàn)星的偽距偏差特性,結(jié)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(shù)的原因,討論了北斗系統(tǒng)特有的相關(guān)誤差的處理策略,實(shí)現(xiàn)了北斗GEO、IGSO和MEO衛(wèi)星的相位小數(shù)偏差估計(jì),并分析了相位小數(shù)偏差的時(shí)空特性。結(jié)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(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.15周。對(duì)于寬巷UPD產(chǎn)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(wǎng)和MGEX,中國(guó)陸態(tài)網(wǎng)的寬巷UPD最穩(wěn)定,標(biāo)準(zhǔn)差僅為0.03周,數(shù)據(jù)利用率高達(dá)94.07%。對(duì)于窄巷UPD產(chǎn)品,香港網(wǎng),中國(guó)陸態(tài)網(wǎng)和MGEX網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)差分別為0.037,0.052和0.058周。利用香港網(wǎng)測(cè)站估計(jì)得到窄巷UPD穩(wěn)定性最高,且具有最高的數(shù)據(jù)利用率和最優(yōu)的殘差分布,主要是由于參考網(wǎng)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(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)了聯(lián)合GEO/IGSO/MEO衛(wèi)星的單北斗PPP模糊度固定。對(duì)于北斗PPP,模糊度固定后,收斂時(shí)間得到明顯縮短,定位精度得到顯著的提升。對(duì)于北斗靜態(tài)PPP固定解,香港網(wǎng)和中國(guó)陸態(tài)網(wǎng)測(cè)站的平均首次固定時(shí)間約為40分鐘,固定百分比分別為91.3%和76.4%,MGEX測(cè)站的平均首次固定時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),約為57.4分鐘,固定百分比為68.99%。香港網(wǎng)測(cè)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(dá)(0.72,0.54,3.21)cm,相較于浮點(diǎn)解提升了 58.6%,50%和41.8%。對(duì)于動(dòng)態(tài)PPP,香港網(wǎng),中國(guó)陸態(tài)網(wǎng)和MGEX網(wǎng)的首次固定時(shí)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(jì)模型�；贛GEX/IGS的觀測(cè)數(shù)據(jù),估計(jì)了四系統(tǒng)的UPD產(chǎn)品,并從時(shí)間穩(wěn)定性,數(shù)據(jù)利用率,殘差分布等多個(gè)方面進(jìn)行質(zhì)量檢核。其中GPS寬巷UPD在30天內(nèi)的平均標(biāo)準(zhǔn)差為0.023周,窄巷UPD的標(biāo)準(zhǔn)差為0.04周。北斗衛(wèi)星偽距偏差的改正對(duì)于北斗衛(wèi)星的UPD估計(jì)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(guò)了 75%,北斗衛(wèi)星窄巷UPD產(chǎn)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(jī)(TRIMBLE NETR9_all version,TRIMBLE NETR9_5.15,JAVAD TRE_G3THDELTA和LEICA)估計(jì)了 GLONASS衛(wèi)星的UPD產(chǎn)品。結(jié)果表明,GLONASS寬巷UPD的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.06周,窄巷UPD的標(biāo)準(zhǔn)差小于0.11周。分別使用全球和歐洲測(cè)站估計(jì)Galileo衛(wèi)星的UPD產(chǎn)品,結(jié)果表明兩種網(wǎng)估計(jì)得到Galileo產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)差均小于0.02周,窄巷UPD小于0.11周。(5)實(shí)現(xiàn)了四系統(tǒng)PPP模糊度固定解,并評(píng)估了四系統(tǒng)PPP模糊度固定的定位性能。相比于PPP浮點(diǎn)解,PPP模糊度固定可以縮短收斂時(shí)間,提升定位精度。而四系統(tǒng)PPP固定解能夠?qū)崿F(xiàn)最快的收斂,達(dá)到最高的定位精度。當(dāng)截止高度角為7°時(shí),四系統(tǒng)PPP固定解的首次固定時(shí)間為9.21分鐘,相較于單系統(tǒng)和雙系統(tǒng)的定位結(jié)果,有明顯的提升。當(dāng)截止高度角增加到30°,GPS和GPS+Galileo的首次固定時(shí)間超過(guò)35分鐘,明顯變慢,而四系統(tǒng)PPP固定解的首次固定時(shí)間僅需要13.24分鐘。在10分鐘內(nèi),四系統(tǒng)PPP固定解的定位精度在E、N、U方向可以達(dá)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(gè)小時(shí)內(nèi),四系統(tǒng)PPP固定解相對(duì)浮點(diǎn)解在E、N、U方向提升了 69.6%,15.2%和 10.6%。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：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(cè)站２０１５年３月１０日的逡逑觀測(cè)數(shù)據(jù)，計(jì)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(gè)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(gè)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(jìn)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(shì)。逡逑由于多路徑誤差與衛(wèi)星高度角的大小相關(guān)，不同的高度角下，信號(hào)傳播路徑不同，逡逑多路徑效應(yīng)也不同，低高度角情況下，信號(hào)的反射情況更為嚴(yán)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(shí)間序列對(duì)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(cè)站２０１５年３月１日的觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)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(shí)逡逑間序列以及高度角序列，其中藍(lán)色、綠色和紅色的點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)于Ｂｌ、Ｂ２和Ｂ３頻逡逑率上的ＭＰ組合觀測(cè)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〉南低澄蟛睢６義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(zāi)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ⅲ邋邋澹潁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(duì)北斗ＩＧＳＯ和ＭＥＯ衛(wèi)星的偽距偏差

逑時(shí)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(cè)數(shù)據(jù)生成ＭＰ序列進(jìn)行對(duì)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�？梢钥闯觯倍罚桑牵樱虾停停牛襄义闲l(wèi)星的偽距偏差序列在不同天內(nèi)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(duì)比逡逑為了進(jìn)一步驗(yàn)證北斗偽距偏差的空間穩(wěn)定性，選擇ＣＵＴ０、ＪＦＮＧ和ＧＭＳＤ測(cè)逡逑站在２０１５年１月１０日的觀測(cè)數(shù)據(jù)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2780449