【摘要】：精密單點(diǎn)定位(precise point positioning,PPP)技術(shù)憑借其精度高、作業(yè)方便、不受基線長度限制等特點(diǎn),自提出以來就備受關(guān)注。目前,PPP技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)厘米級的定位精度,但卻需要較長的收斂時(shí)間。對流層延遲作為衛(wèi)星導(dǎo)航定位的主要誤差源,是影響PPP定位性能的一個(gè)重要因素。隨著國內(nèi)外參考站網(wǎng)的不斷建設(shè)與發(fā)展,利用區(qū)域參考站的觀測數(shù)據(jù)為區(qū)域內(nèi)的用戶提供相關(guān)的增強(qiáng)信息,繼而提高GNSS高精度定位的性能,已成為衛(wèi)星導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)�；诖�,本文利用球冠諧分析方法建立區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型,為PPP用戶提供精確的對流層延遲改正信息,從而避免估計(jì)對流層延遲失準(zhǔn)的影響。與標(biāo)準(zhǔn)的PPP方法相比,該方法提高了PPP定位解算的收斂速度,使得PPP能夠更加適應(yīng)高精度導(dǎo)航的實(shí)時(shí)性要求。根據(jù)課題研究目標(biāo),本文完成了以下的研究工作:(1)介紹了標(biāo)準(zhǔn)PPP技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)方法,并分析了幾種常用的函數(shù)模型和數(shù)學(xué)模型,研究了PPP中涉及的多種誤差的處理方法以及模型實(shí)現(xiàn)的參數(shù)估計(jì)方法。在此基礎(chǔ)上,研究了基于區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型改正時(shí),GPS精密單點(diǎn)定位中各種誤差處理方法以及濾波器的設(shè)計(jì)方法。(2)闡述了大氣結(jié)構(gòu)特征,分析了大氣延遲誤差對GNSS信號觀測精度的影響。對GNSS導(dǎo)航定位數(shù)據(jù)處理中幾種常用的對流層延遲處理方法進(jìn)行了對比分析,詳細(xì)介紹了PPP提取天頂對流層延遲(Zenith Tropospheric Delay,ZTD)的估計(jì)方法,同時(shí)通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析了PPP提取對流層延遲的估計(jì)結(jié)果及其對定位性能的影響。(3)將球冠諧分析方法引入到區(qū)域?qū)α鲗友舆t的模型構(gòu)建中,研究和推導(dǎo)了球冠諧函數(shù)的求解方法及性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上,利用PPP估計(jì)的ZTD作為觀測值,建立了基于球冠諧分析方法的區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型,在不需要實(shí)測氣象參數(shù)的情況下,計(jì)算區(qū)域內(nèi)任意地點(diǎn)的對流層延遲信息。本文對所建模型的對流層延遲計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了精度分析,與IGS提供的ZTD產(chǎn)品相比,該模型的內(nèi)符合RMS為1cm,外符合的RMS為2.6cm,這表明利用球冠諧分析方法建立的區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型能夠獲得比較精確的對流層延遲信息。(4)提出了利用區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型為區(qū)域內(nèi)的PPP用戶提供對流層延遲增強(qiáng)信息。通過收集多個(gè)IGS站點(diǎn)的數(shù)據(jù)對基于區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型改正的PPP方法進(jìn)行驗(yàn)證,并和標(biāo)準(zhǔn)PPP方法進(jìn)行對比分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在定位解算初期,基于區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型PPP方法的位置解算結(jié)果誤差幅值相對較小,收斂后,兩種模型的定位精度相當(dāng)。在收斂速度方面,相比標(biāo)準(zhǔn)PPP,基于區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型改正的PPP方法的收斂速度顯著提高,其中天頂方向的收斂速度提高了16.7%,水平方向的收斂速度提高了7.1%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明基于區(qū)域?qū)α鲗友舆t模型的PPP方法在提升高精度定位性能方面的有效性。
【圖文】：

氮?dú)�、氧氣、二氧化碳、臭氧以及水蒸氣等。由于地球重力在垂直方向上大致呈指�?shù)分布，氣體的密度也會(huì)隨著距離地氣層中，75%左右的大氣質(zhì)量分布在距離地面 10km 以內(nèi)的在距離地面 30km 的范圍內(nèi)。其中，氮?dú)馐谴髿庵械闹饕?%，另有 23%左右的大氣質(zhì)量為氧氣，而二氧化碳和臭氧的以及人類活動(dòng)等因素發(fā)生變化。一般來說，空氣中的水蒸汽以內(nèi)的區(qū)域，由于受多種因素的影響，，水蒸氣的分布與含量SS 衛(wèi)星信號而言，水汽的含量會(huì)的信號的傳播帶來較大的層熟的大氣理論研究結(jié)果表明，大氣壓力、溫度、濕度和氣體拔的升高而發(fā)生變化，一般來說，大氣壓力會(huì)隨著海拔的為范圍內(nèi)隨高程的上升而遞減[45]，氣體的分布和電磁特性等呈現(xiàn)出不同的變化。鑒于大氣參數(shù)隨距離地面高度的變化規(guī)征理論。根據(jù)大氣的熱狀態(tài)條件，將大氣沿垂直地表方向分

35圖 3.4 基于 PPP 估計(jì)的 ZTD 與 IGS ZTD 比較OY69 利用 PPP 提取的 ZTD 估計(jì)值和 IGS 提供的 ZTPP-ZTD 表示基于 PPP 中的 ZTD 估計(jì)值，藍(lán)色曲線品�？梢钥闯�，PPP 方法中估計(jì)出的 ZTD 與 IGS 發(fā)布變化趨勢基本一致，大部分偏差小于 1cm。但是與 以明顯的看到，PPP 中估計(jì)的 ZTD 在濾波初期的幅先驗(yàn)值不準(zhǔn)確，需要經(jīng)過一段初始化時(shí)間才能收斂到層延遲改正精度的影響，尤其是天頂方向的位置量和因此在初始?xì)v元對流層延遲改正信息的不準(zhǔn)確直接導(dǎo)收斂時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN967.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2711626