【摘要】：全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)近幾十年得到了迅速的發(fā)展,其應(yīng)用非常廣泛。在高精度應(yīng)用領(lǐng)域,要求能夠提供導(dǎo)航衛(wèi)星高精度的軌道和鐘差結(jié)果;在實(shí)時(shí)應(yīng)用領(lǐng)域,獲取實(shí)時(shí)高精度的導(dǎo)航衛(wèi)星軌道和鐘差是實(shí)時(shí)精密單點(diǎn)定位等應(yīng)用的基礎(chǔ)。本文系統(tǒng)地研究了GNSS事后及實(shí)時(shí)衛(wèi)星軌道、鐘差確定的理論和方法,取得有意義的理論和實(shí)際成果。其中主要研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)如下:1.給出了GNSS衛(wèi)星主要的力模型,重點(diǎn)討論了光壓模型,介紹了定軌的數(shù)值積分方法。利用GPS、GLONASS、BDS的事后精密軌道,進(jìn)行了軌道擬合,對(duì)參考時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的衛(wèi)星加速度、速度、位置序列進(jìn)行了分析。由于各導(dǎo)航系統(tǒng)衛(wèi)星軌道高度有所不同,不同作用力計(jì)算的加速度值,計(jì)算結(jié)果符合一般的規(guī)律,本文采用了精密軌道,結(jié)果更符合軌道實(shí)際情況。同時(shí)也驗(yàn)證了高精度的力模型以及數(shù)值積分算法。2.研究了GNSS非差觀測(cè)量的改正模型,給出了雙頻線性組合觀測(cè)量及觀測(cè)方程線性化時(shí)偏導(dǎo)數(shù)公式。討論了動(dòng)態(tài)測(cè)站位置、接收機(jī)鐘差、濕天頂延遲三類隨機(jī)參數(shù)的特點(diǎn)。利用自研軟件對(duì)改正模型進(jìn)行了驗(yàn)算,并針對(duì)隨機(jī)參數(shù)的兩種處理模式,即白噪聲和隨機(jī)游走模式,分別采用最小二乘序貫算法和Kalman濾波算法進(jìn)行了比對(duì)驗(yàn)算。通過驗(yàn)算,表明了所研制的改正模塊和參數(shù)估計(jì)算法計(jì)算準(zhǔn)確,為今后GNSS數(shù)據(jù)處理工作打下基礎(chǔ)。3.介紹了最小二乘批處理算法的定軌原理,分析了數(shù)據(jù)預(yù)處理中的周跳編輯方法,討論了TurboEdit算法;針對(duì)利用地面跟蹤網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)非差數(shù)據(jù)處理中模糊度固定的算法,推導(dǎo)了基于Gram-Schmidt正交化算法的獨(dú)立基線集、獨(dú)立雙差模糊度集選取方法,分析了三種獨(dú)立雙差模糊度集選取方式的差異,討論了參數(shù)約化算法,針對(duì)多GNSS聯(lián)合定軌,分析了與測(cè)站有關(guān)的系統(tǒng)間偏差參數(shù)兩種處理方式的特點(diǎn),提出了通過多系統(tǒng)聯(lián)合定軌、鐘差解算處理,統(tǒng)一多GNSS的空間基準(zhǔn)和相對(duì)時(shí)間基準(zhǔn)的問題。4.利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),進(jìn)行了全球網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)導(dǎo)航衛(wèi)星定軌實(shí)驗(yàn),進(jìn)行了聯(lián)合定軌實(shí)驗(yàn)。對(duì)于全球網(wǎng),經(jīng)模糊度固定處理后,與IGS事后軌道相比,軌道一維位置RMS均值由0.039m提高到0.012m,提高70%。對(duì)于區(qū)域網(wǎng),其模糊度固定概率要高于全球網(wǎng),三個(gè)定軌弧段與IGS事后軌道比較,模糊度固定后一維位置RMS平均值由0.225m提高到0.095m,提高58%。經(jīng)聯(lián)合定軌處理,GLONASS軌道結(jié)果有明顯提高,4個(gè)定軌弧段,與IGS事后軌道比較,一維位置RMS平均值由0.08m提高到0.07m,提高13%。通過精密單點(diǎn)定位實(shí)驗(yàn),證實(shí)在利用多GNSS處理多模測(cè)站PPP解算時(shí),利用統(tǒng)一時(shí)空基準(zhǔn)后的軌道和鐘差產(chǎn)品,可以去掉定位時(shí)的系統(tǒng)間時(shí)間偏差參數(shù),實(shí)現(xiàn)多系統(tǒng)的無(wú)縫應(yīng)用。5.針對(duì)BDS(北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng))多頻信號(hào)的特點(diǎn),分析了利于周跳探測(cè)的觀測(cè)值組合;在分析殘余電離層平滑法和中長(zhǎng)基線算法兩種多頻模糊度分解算法的基礎(chǔ)上,提出了一種綜合利用兩種算法的北斗多頻模糊度分解算法;給出了分析北斗觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的方法;給出了利用偽隨機(jī)脈沖的簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)定軌方法。針對(duì)BDS導(dǎo)航應(yīng)用,給出了三星定位原理,分析了幾何構(gòu)形不好時(shí)的病態(tài)數(shù)據(jù)處理問題。利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),分別進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)方法、簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)方法定軌,對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析,最后利用多模觀測(cè)網(wǎng),對(duì)BDS/GPS聯(lián)合定軌進(jìn)行了計(jì)算分析,結(jié)果表明,通過聯(lián)合定軌,在徑向分量上,所有類型的衛(wèi)星,其精度都有改善,以32站定軌為例,BDS三類衛(wèi)星徑向重疊段精度均達(dá)到cm級(jí)。6.分析了實(shí)時(shí)導(dǎo)航衛(wèi)星軌道確定問題。討論了實(shí)時(shí)鐘差解算的非差法和歷元間差分算法和一種綜合的算法。重點(diǎn)討論了平方根信息濾波算法原理。通過實(shí)際算例,指出了全球網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)高精度預(yù)報(bào)軌道均存在邊界區(qū)域有軌道結(jié)果不連續(xù)現(xiàn)象;利用非差法進(jìn)行了實(shí)時(shí)鐘差的仿實(shí)時(shí)計(jì)算,并進(jìn)行了利用實(shí)時(shí)軌道、鐘差結(jié)果進(jìn)行精密單點(diǎn)定位試驗(yàn)。
【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P228.4

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