北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)是我國獨立自主發(fā)展的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng),于2012年底免費公開向亞太地區(qū)提供服務(wù)。不同于GPS全星座采用MEO軌道以及現(xiàn)代化后目前只有部分衛(wèi)星播發(fā)三頻信號,北斗在空間星座部分由三種不同軌道衛(wèi)星構(gòu)建,且還是全球首個全星座衛(wèi)星播發(fā)三頻信號的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。多頻信號的出現(xiàn)不僅增加了多余觀測值,提高了衛(wèi)星定位精度的穩(wěn)定性和可靠性,還可以形成更多波長較長、電離層延遲系數(shù)和觀測值噪聲系數(shù)較小的優(yōu)良組合,可以更加快速準確地進行周跳探測和模糊度的固定。鑒于多頻組合觀測值的優(yōu)勢,針對北斗三頻定位算法開展研究有著十分重要的意義。隨著北斗系統(tǒng)逐步向全球提供免費公開服務(wù),以及中國大陸構(gòu)造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)(陸態(tài)網(wǎng)絡(luò))GNSS基準站的不斷升級,部分站點已積累了豐富的北斗觀測數(shù)據(jù),因此針對北斗觀測數(shù)據(jù)處理等方面的研究可驗證目前階段北斗數(shù)據(jù)在地殼形變監(jiān)測中的可行性以及更好地推廣北斗在高精度定位領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文在重點研究北斗三頻觀測值周跳探測與修復(fù)、三頻模糊度固定算法的基礎(chǔ)上,開展了高精度北斗數(shù)據(jù)的處理、分析及其在形變監(jiān)測中的應(yīng)用工作,主要研究內(nèi)容如下:(1)研究了偽距相位組合法和無幾何相位組合法兩種三頻周跳探測方法,介紹了兩種方法的數(shù)學(xué)原理、組合系數(shù)的選取準則。針對北斗不同采樣率以及不同軌道衛(wèi)星三頻觀測數(shù)據(jù)的周跳探測進行了詳細的算例分析,結(jié)果表明:當觀測數(shù)據(jù)采樣率較低時,周跳探測精度也會下降,MEO軌道數(shù)據(jù)探測精度略低于IGSO和GEO軌道。最后實現(xiàn)了利用兩組偽距相位組合和一組無幾何相位組合對原始三頻數(shù)據(jù)周跳的準確修復(fù),并克服了周跳漏探的缺點。(2)基于TCAR逐級解算模糊度原理,研究了北斗三頻單歷元模糊度固定算法,分析了模糊度逐級取整固定過程中的誤差。對三組不同長度基線的模糊度解算,結(jié)果表明:在中短基線下,模糊度固定成功率較高,當基線較長時超寬巷和寬巷模糊度固定成功率依然可達100%,而窄巷模糊度難以直接取整固定。對此提出了電離層延遲改正法,可在一定程度上提高長基線窄巷模糊度固定成功率。(3)以GAMIT軟件為工具,對“陸態(tài)網(wǎng)絡(luò)”14個基準站累積兩年多的BDS/GPS觀測數(shù)據(jù)進行高精度基線處理,詳細地分析了超長基線下BDS解算結(jié)果的各項精度評價指標。針對GAMIT軟件中BDS相關(guān)誤差模型不完善的情況,分析了接收機天線相位中心改正對長基線解算結(jié)果的影響。結(jié)果表明:BDS和GPS基線解算NRMS值均小于0.25,BDS基線長度和重復(fù)性在水平方向和GPS相差在mm級,垂向相差基本在1~2cm,兩者在垂向解算精度均小于水平方向,在長基線下天線相位中心改正對垂向解算結(jié)果影響大于水平方向,當測站兩端天線一致時可在一定程度上削弱天線相位中心改正的影響。(4)利用GLOBK對基線解算結(jié)果進行平差,得到了站點在ITRF08框架下的坐標時間序列,以GPS解算結(jié)果為參考對BDS坐標平差結(jié)果的內(nèi)外符合精度進行了評估。對比分析了兩個系統(tǒng)得到的坐標時間序列差異,對待求站點得到的BDS/GPS時間序列進行粗差剔除后采用最小二乘法擬合站點水平方向的速度場。結(jié)果表明:BDS時間序列穩(wěn)定性較GPS稍差,坐標重復(fù)性較GPS稍大,在水平方向BDS坐標和GPS相差3~7mm,垂向相差基本在1~2cm;擬合的速度場結(jié)果兩者相差較小,N方向相差0.1~0.8mm/a,E方向相差0.8~1.7mm/a,北斗系統(tǒng)可逐步的應(yīng)用于地殼形變等高精度定位領(lǐng)域。
【學(xué)位單位】：中國地震局地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P228.4;P227
【部分圖文】：

圖 4.1 GNSS 基準站分布圖表 4.1 BDS 數(shù)據(jù)基線解算參數(shù)處理參數(shù) 設(shè)置衛(wèi)星截止高度角基線解類型觀測值類型批處理迭代方案對流層延遲估計衛(wèi)星天線相位中心改正固體潮模型海潮模型光壓模型對流層延遲改正投影函數(shù)10°BASELINELC_AUTCLN1-ITER2MGEX 模型IERS03FES2004BERNEVMF1ITRF08

3:30:00 7:15:00 11:00:00 14:45:00 18:30:00 22:15:00681012可見衛(wèi)星數(shù)時 間圖 5.1 WUHN 站 BDS\GPS 可見衛(wèi)星數(shù)

中國地震局地震研究所碩士學(xué)位論文GFZRNX 有 RINEX3 格式數(shù)據(jù)編輯功能但無數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核功能、BNC 數(shù)據(jù)質(zhì)量檢核信息過于簡單且交互性較差。針對 WUHN 站的 BDS 衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)，本節(jié)采用捷克國家大地天文臺研發(fā)的 Anubis 程序（http://www.pecny.cz/），從多路徑效應(yīng)和信噪比兩個方面進行質(zhì)量檢核，該程序質(zhì)量檢核信息較為豐富可詳細的分析每一顆衛(wèi)星和每一種信號的數(shù)據(jù)質(zhì)量。利用 Anubis 程序的 Anubisplot.py 繪圖模塊根據(jù)數(shù)據(jù)檢核結(jié)果繪圖分別如圖 5.3 和圖 5.4 所示。從圖 5.3 可知 BDS 兩個頻率數(shù)據(jù)的多路徑效應(yīng)基本皆在 15-35cm 之間，當高度角較低時可達 50cm 左右。多路徑效應(yīng)與衛(wèi)星的高度角和信號波長相關(guān)，當高度角在 15°以下時多路徑效應(yīng)誤差較為明顯，B1 頻率信號多路徑效應(yīng)整體上較 B2 頻率大。
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本文編號：2865901