實時精密單點定位及模糊度固定
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【摘要】:北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)(BDS)已提供亞太地區(qū)服務,同時GLONASS和GPS系統(tǒng)均滿星座運行,研究多系統(tǒng)的融合精密單點定位,成為近年來的研究熱點。針對精密單點定位在實時性、收斂速度和模糊度固定等方面存在的問題,首先系統(tǒng)研究了精密單點定位模糊度固定,提出了分步質量控制的PPP部分模糊度固定算法。其次,探討了組合多系統(tǒng)精密單點定位的定位精度和收斂速度,提出了通過多系統(tǒng)組合定位來縮短PPP模糊度首次固定時間的方法。最后研究了非差實時GPS/GLONASS精密衛(wèi)星鐘差估計。主要工作和結論如下:(1)提出一種分步質量控制的PPP部分模糊度固定算法。首先,對PPP模糊度為非整數(shù)的特性進行分析,指出PPP模糊度固定的關鍵在于未校準硬件延遲小數(shù)部分(FCBs)與模糊度的分離。其次,研究了星間單差和非差FCBs的估計方法,并闡述相應的用戶端PPP模糊度固定方法。最后,針對衛(wèi)星剛升起或出現(xiàn)周跳后模糊度需重新初始化,固定模糊度全集較困難的問題,提出一種分步質量控制的PPP部分模糊度固定算法。(2)實現(xiàn)了星間單差和非差FCBs估計并用于用戶端PPP模糊度固定。分析了模糊度固定對于短時間PPP定位精度的影響。同時,通過算例對本文提出的分步質量控制的PPP部分模糊度固定策略進行驗證。結果表明,相比PPP實數(shù)解,PPP模糊度固定解能夠顯著提高短時間的定位精度;采用分步質量控制的部分模糊度固定策略,能夠有效控制寬巷和窄巷未收斂模糊度影響,提高用戶端PPP模糊度固定成功率。(3)研究了組合多系統(tǒng)的精密單點定位,主要探討了組合GPS/GLONASS以及組合GPS/BDS/GLONASS三系統(tǒng)PPP的定位精度和收斂速度。計算表明,在短時間靜態(tài)與仿動態(tài)定位條件下,相比單系統(tǒng)PPP,組合多系統(tǒng)PPP能夠提高PPP收斂速度和短時間定位精度,但三系統(tǒng)與雙系統(tǒng)PPP定位結果差別不大。(4)提出了通過組合多系統(tǒng)定位來縮短PPP模糊度首次固定時間的方法。依據(jù)組合多系統(tǒng)精密單點定位能夠加快實數(shù)模糊度收斂,基于自主估計的非差FCBs產(chǎn)品對GPS非差模糊度進行固定,研究了組合系統(tǒng)定位對模糊度固定的影響。實驗結果表明,通過多系統(tǒng)組合能夠加快PPP模糊度的首次固定時間。(5)探討了非差實時GPS/GLONASS精密衛(wèi)星鐘差估計方法以及組合GPS/GLONASS實時精密單點定位的定位精度和收斂速度。利用自編軟件估計的實時GPS/GLONASS衛(wèi)星鐘差與ESA事后精密衛(wèi)星鐘差符合較好。GPS衛(wèi)星鐘差精度都優(yōu)于0.2ns,GLONASS衛(wèi)星鐘差的精度優(yōu)于0.5ns。同時,將獲得的實時精密衛(wèi)星鐘差應用于實時PPP,結果表明:組合GPS/GLONASS系統(tǒng)PPP能夠獲得靜態(tài)定位厘米級,仿動態(tài)定位精度水平方向在厘米量級,高程方向優(yōu)于20cm的精度,而且組合系統(tǒng)的收斂速度快于單系統(tǒng)。
【關鍵詞】:GNSS 精密單點定位 未校準硬件延遲 整周模糊度解算 質量控制 多系統(tǒng)組合 收斂時間 實時衛(wèi)星鐘差
【學位授予單位】:解放軍信息工程大學
【學位級別】:碩士
【學位授予年份】:2015
【分類號】:P228.4
【目錄】:
- 摘要4-5
- Abstract5-10
- 第一章 緒論10-18
- 1.0 研究背景10-11
- 1.1 研究現(xiàn)狀11-16
- 1.1.1 精密鐘差研究現(xiàn)狀11-13
- 1.1.2 PPP 模糊度固定研究現(xiàn)狀13-15
- 1.1.3 組合多系統(tǒng) PPP 研究現(xiàn)狀15-16
- 1.2 研究內(nèi)容16-18
- 第二章 精密單點定位的基本理論18-33
- 2.1 非差GNSS觀測量函數(shù)模型18-20
- 2.1.1 IGS非差衛(wèi)星鐘差估計模型19
- 2.1.2 精密單點定位函數(shù)模型19-20
- 2.2 觀測量隨機模型20-21
- 2.3 參數(shù)估計方法21-24
- 2.3.1 Kalman濾波21-22
- 2.3.2 PPP濾波模型22-24
- 2.4 PPP數(shù)據(jù)處理時應顧及的各項誤差改正24-32
- 2.4.1 與衛(wèi)星有關的誤差及處理方法24-26
- 2.4.2 與空間傳播有關的誤差及處理方法26-29
- 2.4.3 與觀測站和接收機有關的誤差及處理方法29-32
- 2.5 本章小結32-33
- 第三章 PPP模糊度固定原理和方法33-43
- 3.1 PPP模糊度非整數(shù)特性分析33-34
- 3.2 基于星間單差FCBs的模糊度固定算法34-37
- 3.2.1 服務端星間單差FCBs估計方法34-36
- 3.2.2 用戶端星間單差PPP模糊度固定方法36-37
- 3.3 基于非差FCBs的模糊度固定算法37-40
- 3.3.1 服務端非差FCBs估計方法38-39
- 3.3.2 用戶端非差PPP模糊度固定方法39-40
- 3.4 PPP模糊度固定及驗證方法40-41
- 3.4.1 寬巷模糊度驗證40
- 3.4.2 窄巷模糊度驗證40-41
- 3.5 分步質量控制的部分模糊度固定算法41-42
- 3.6 本章小結42-43
- 第四章 衛(wèi)星FCBs估計及PPP模糊度固定43-63
- 4.1 星間單差FCBs估計43-51
- 4.1.1 服務端星間單差FCBs解算及特性分析43-45
- 4.1.2 用戶端星間單差PPP模糊度固定45-49
- 4.1.3 不同觀測時間模糊度固定解效果分析49-50
- 4.1.4 小結50-51
- 4.2 非差FCBs估計51-57
- 4.2.1 服務端非差FCBs解算及特性分析51-53
- 4.2.2 用戶端非差PPP模糊度固定53-56
- 4.2.3 小結56-57
- 4.3 部分模糊度固定效果分析57-61
- 4.3.1 部分模糊度固定57-59
- 4.3.2 模糊度殘差分析59-61
- 4.3.3 小結61
- 4.4 本章小結61-63
- 第五章 多系統(tǒng)組合精密單點定位63-82
- 5.1 多系統(tǒng)組合精密單點定位模型63-66
- 5.1.1 函數(shù)模型63-65
- 5.1.2 隨機模型與參數(shù)估計方法65-66
- 5.2 GPS/GLONASS組合精密單點定位效果分析66-72
- 5.2.1 靜態(tài)定位精度和收斂速度分析67-69
- 5.2.2 仿動態(tài)定位精度和收斂速度分析69-70
- 5.2.3 組合定位對模糊度首次固定時間影響分析70-72
- 5.3 GPS/BDS/GLONASS組合精密單點定位效果分析72-81
- 5.3.1 靜態(tài)定位精度和收斂速度分析73-76
- 5.3.2 仿動態(tài)定位精度和收斂速度分析76-78
- 5.3.3 組合多系統(tǒng)PPP可用性與可靠性分析78-79
- 5.3.4 組合定位對模糊度首次固定時間影響分析79-81
- 5.4 本章小結81-82
- 第六章 GPS/GLONASS實時衛(wèi)星鐘差估計及實時精密單點定位82-92
- 6.1 GPS/GLONASS實時鐘差估計方法83-86
- 6.1.1 觀測模型83-85
- 6.1.2 隨機模型及參數(shù)的估計方法85-86
- 6.2 實時精密衛(wèi)星鐘差精度分析86-88
- 6.2.1 實驗方案86-87
- 6.2.2 可見衛(wèi)星數(shù)和PDOP分析87-88
- 6.2.3 GPS/GLONASS實時精密衛(wèi)星鐘差精度分析88
- 6.3 GPS/GLONASS實時精密單點定位分析88-91
- 6.4 本章小結91-92
- 第七章 總結與展望92-95
- 7.1 主要工作總結92-93
- 7.2 不足與展望93-95
- 致謝95-96
- 參考文獻96-106
- 作者簡歷106-107
【參考文獻】
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本文編號:293635
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