本文關(guān)鍵詞：輔助改善對流層延遲的溫濕壓測量儀研制，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為支持北斗導(dǎo)航系統(tǒng)國際化發(fā)展中的系統(tǒng)時間兼容與互操作,中國科學(xué)院國家授時中心建立了GNSS系統(tǒng)時差監(jiān)測平臺。該平臺將接收空間信號作為主要監(jiān)測手段,監(jiān)測精度為5.0ns。本文從系統(tǒng)時差監(jiān)測的誤差源入手,分析了GNSS系統(tǒng)時差監(jiān)測中溫度、濕度和氣壓值對對流層延遲改正結(jié)果的影響。為了改善對流層折射路徑的影響,針對GNSS時差監(jiān)測系統(tǒng)的實際特點,研制了一款適用于時差監(jiān)測接收機(jī)的溫濕壓測量儀,并利用采集到的測站實時溫度、濕度和氣壓參數(shù)對目前較常用的對流層模型進(jìn)行了分析與對比。論文的主要內(nèi)容包括以下幾個方面:1.研究了GNSS系統(tǒng)時差監(jiān)測中對流層延遲對監(jiān)測精度的影響,分析了利用實時溫度、濕度和氣壓數(shù)據(jù)改進(jìn)對流層延遲算法的要求,并據(jù)此給出了溫濕壓測量儀的具體設(shè)計需求。2.以FPGA作為核心處理器,設(shè)計并實現(xiàn)了適用于時差監(jiān)測接收機(jī)的溫濕壓測量儀。該測量儀能夠通過RS232串口與導(dǎo)航接收機(jī)直接通信。通信數(shù)據(jù)格式為標(biāo)準(zhǔn)的NMEA格式,測量數(shù)據(jù)能夠被導(dǎo)航接收機(jī)直接識別并使用。溫度測量誤差小于0.5℃,濕度測量誤差小于5%,氣壓測量誤差小于10h Pa。數(shù)據(jù)輸出的最小周期為10s。3.利用GNSS多模導(dǎo)航接收機(jī)和研制的溫濕壓測量儀對臨潼測站進(jìn)行了實時數(shù)據(jù)采集。利用采集到的實際測量數(shù)據(jù)對目前常見的Marini、Hopfield、Saastamoinen和Black對流層延遲模型進(jìn)行了分析。給出了各個模型的適用范圍和條件。所研制的溫濕壓測量儀已經(jīng)能夠與系統(tǒng)時差監(jiān)測接收機(jī)配套連接使用,實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定的運行。利用輸出的溫濕壓氣象參數(shù)能夠?qū)α鲗友舆t誤差控制在分米量級,從而有效改善對流層延遲誤差。并且還可以將其擴(kuò)展應(yīng)用到其他精密定位、時間傳遞等方向中。
【關(guān)鍵詞】：GNSS系統(tǒng)時差 對流層延遲 FPGA 氣象參數(shù)
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（國家授時中心）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 致謝3-5
• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 1 引言14-18
• 1.1 研究背景14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 課題研究目的與意義16
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與安排16-18
• 2 對流層對衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的影響18-26
• 2.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)誤差分析18
• 2.2 對流層延遲誤差18-23
• 2.2.1 只與高度角有關(guān)的簡單模型19-20
• 2.2.2 Marini模型20
• 2.2.3 Hopfield模型20-21
• 2.2.4 Saastamoinen模型21-22
• 2.2.5 Black模型22-23
• 2.3 氣象參數(shù)對對流層延遲誤差的影響23-26
• 3 溫濕壓測量儀的設(shè)計26-34
• 3.1 溫濕壓測量儀的設(shè)計要求26-28
• 3.1.1 溫濕壓測量儀的指標(biāo)要求26-27
• 3.1.2 溫濕壓測量儀的接口要求27-28
• 3.2 關(guān)鍵芯片選型28-29
• 3.2.1 核心處理器28
• 3.2.2 溫濕度傳感器28-29
• 3.2.3 氣壓傳感器29
• 3.3 溫濕壓測量儀的設(shè)計方案29-34
• 3.3.1 溫濕壓測量儀的組成30-31
• 3.3.2 溫濕壓測量儀的工作原理31-34
• 4 溫濕壓測量儀的實現(xiàn)34-56
• 4.1 硬件結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)34-40
• 4.1.1 氣壓采集電路35-36
• 4.1.2 溫濕度采集電路36-37
• 4.1.3 外部程序存儲電路37-38
• 4.1.4 電源模塊38-40
• 4.2 軟件功能的實現(xiàn)40-56
• 4.2.1 I2C接口控制40-44
• 4.2.2 GPIO接口控制44-47
• 4.2.3 數(shù)據(jù)處理模塊47-49
• 4.2.4 RS232 接口控制49-53
• 4.2.5 時鐘控制53-56
• 5 溫濕壓測量儀性能測試56-62
• 5.1 溫濕壓測量儀功能測試56-57
• 5.2 溫濕壓測量儀性能測試57-61
• 5.2.1 與區(qū)域自動氣象站的數(shù)據(jù)比對57-60
• 5.2.2 與IGS MAP的對流層延遲的數(shù)據(jù)比對60-61
• 5.3 實驗結(jié)果分析61-62
• 6 溫濕壓測量儀的使用效果分析62-74
• 6.1 基于實時氣象參數(shù)的對流層延遲模型分析62-65
• 6.1.1 不同對流層模型間的橫向比對62-63
• 6.1.2 與IGS對流層數(shù)據(jù)的比對63-65
• 6.2 不同氣象參數(shù)對對流層延遲計算結(jié)果的影響65-71
• 6.2.1 溫度值變化對對流層延遲的影響65-67
• 6.2.2 濕度值變化對對流層延遲的影響67-69
• 6.2.3 氣壓值變化對對流層延遲的影響69-71
• 6.3 對流層延遲模型比對結(jié)果分析與總結(jié)71-74
• 7 總結(jié)與展望74-76
• 7.1 主要完成的工作74
• 7.2 下一步工作展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-78
• 作者簡介及在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果78

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