多频GNSS差分码偏差估计方法及应用

发布时间：2020-03-18 10:16

【摘要】：差分码偏差是GNSS码信号在卫星与接收机硬件通道内的时延偏差,该参数既是GNSS电离层TEC精确提取建模必须扣除的硬件误差,与之相关的TGD、BGD也是GNSS广播星历中的基本播发参数。同时,DCB的精确估计可以为卫星和接收机的硬件及固件性能提供重要参考。随着当前GNSS的发展及其应用需要,多系统DCB参数的精确确定研究显得日益重要。本文针对GNSS的卫星和接收机的DCB解算做了相应的理论和实验研究,主要分为以下几点:(1)详细介绍了GNSS差分码偏差的计算原理,对比分析了DLR和IGG两机构的DCB计算模型,探讨了使用相位平滑码观测值对DCB解算的利弊。分析了电离层高阶项延迟等因素对DCB解算所需的码观测值的误差影响情况。(2)基于零均值基准约束方法,本文提出了顾及卫星高度角、电离层精度和测站纬度的多频GNSS DCB解算方法。该方法分为:顾及卫星和接收机天线相位中心变化等因素的综合改正模型。针对北斗系统卫星,该模型也包含了卫星星内多径改正;顾及卫星高度角和接收机纬度分布等因素的综合定权模型,该模型有利于提高使用全球范围内的测站进行DCB解算的精度。(3)根据提出的DCB解算模型,对多频GPS、BDS、Galileo和QZSS卫星及接收机的DCB进行解算,获得了GNSS DCB的长期时间序列。对于GNSS卫星的DCB,将本文结果和现有产品转换为同一基准进行比较,并对其变化的影响因素进行了分析;对于GNSS接收机的DCB,将不同品牌接收机的DCB进行对比,获得了不同品牌接收机、不同GNSS的接收机端DCB之间的差异及变化规律。(4)分别使用CUM、DLR、IGG的卫星和接收机DCB产品进行了GPS、BDS、Galileo及多模GNSS的单频、双频和三频的非差非组合PPP实验,分析不同机构DCB产品对定位精度的影响。结果表明,本文解算的DCB定位精度优于已有的DLR、IGG等机构产品。(5)开发了基于本文提出模型的DCB解算软件——CUM-DCB(CUMt DCB)软件,该软件可批量进行多站多天DCB的解算并生成标准BSX(Bias-SINEX)格式的DCB产品文件。通过对比已有的DCB产品,该软件获得的DCB产品满足的PPP应用要求,可以进行实际应用。
【图文】：

图 2-1 GPS 及 BDS 差分码偏差与精密/广播卫星钟差参数关系Figure 2-1 GPS and BDS differential code biases and precision/broadcast satellite clock errorparameters图 2-1 给出了以 GPS 和 BDS 为代表的当前两种主要的广播钟差、精密钟差的构成及其硬件延迟的不同组合形式。在卫星端，播发信号使用的时间基准称为卫星钟差参考基准。对 GPS 来讲，C1C、C1W、C2W 分别从信号的产生到发出，基于共同的卫星钟差参考基准的延迟分别为C1C 、C1W 、C 2 W 。显然，C1C、C1W两码信号的延迟差异即频内偏差 C1C-C1W C1C C1WDCB = ，两基准频率 C1W、C2W 的频间偏差 C1W-C2W C1W C2WDCB = ；对于 BDS 来讲，由于其精密钟差的定义同GPS类似，三频C2I、C7I、C6I基于卫星钟差参考基准的延迟分别为C 2 I 、C7 I 、C6 I ，两基准频率 C2I、C7I 的频间偏差定义为 C2I-C7I C2I C7IDCB = 。根据上述分析及式(2-1)，对两基准频率的码观测量可以写成如下 1 ,1 1 12 ,2 2 2s sr r ro ps sr r ro pP c t t I TP c t t I T (2-27)

图 3-5 电离层信号传播示意图Figure 3-5 Schematic diagram of signal propagation in the ionosphereDCB 解算时通常使用高精度的最终 GIM 产品，并利用 MSLM（Mle-Layer Model）映射函数，将穿刺点处的天顶方向 VTEC 转换为卫星方向的 STEC（如图 3-5 所示[113]）。MSLM 将整个电离层视为一个薄层的描述电离层随时间和空间变化的不同视线高度角的 TEC，其具体表] M( )1M( )cossin sinionSTEC e VTECeReR Hee ，e 为 IPP 处的卫星高度角；e为测站处的卫星高度角；地球半径R =63层薄层高度ionH =450 km，，该参数与 GIM 产品提供高度参数一致。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林波;;GNSS跟踪测量技术研究[J];信息技术与信息化;2019年08期

2 国际;王田;刘成;苏牡丹;薛仁魁;;浅谈GNSS测试方案设计[J];数字技术与应用;2019年07期

3 ;2002国际GPS/GNSS学术年会[J];国际学术动态;2004年01期

4 刘畅;丁凡;田淼清;;GNSS安全——网络空间安全的新战场[J];全球定位系统;2019年01期

5 张双成;戴凯阳;南阳;张勤;瞿伟;李振宇;赵迎辉;;GNSS-MR技术用于雪深探测的初步研究[J];武汉大学学报(信息科学版);2018年02期

6 李加群;王健;赵向东;;GNSS观测数据解算检查及自动存储研究[J];测绘与空间地理信息;2017年12期

7 白帆;;海上复杂环境对GNSS天线信号影响的分析[J];数字通信世界;2018年03期

8 熊寻安;龚春龙;曹梦成;曹志德;;茜坑水库主坝表面GNSS变形监测系统设计与实现[J];人民长江;2018年12期

9 钟梓敏;;略论几种常见引起GNSS测量出现误差的因素[J];科技资讯;2018年10期

10 张鹏飞;徐泮林;;多系统GNSS在弱信号环境下的比较研究与精度评估[J];北京测绘;2018年08期

相关会议论文 前10条

1 王凯龙;郭杭;田宝连;王海涛;;GNSS车载相对定位实验研究[A];卫星导航定位与北斗系统应用2016——星参北斗 位联世界[C];2016年

2 ;GNSS系统的研究与发展[A];卫星导航产业机遇与挑战2010[C];2010年

3 Lingxuan Wang;Yu Gan;Erhu Wei;Lifen Sui;Xuexi Liu;;INS-Aided Single-Frequency Cycle-Slip Detection for Real-Time Kinematic GNSS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S10 多源融合导航技术[C];2018年

4 Yaozong Zhou;Cuilin Kuang;Shaohua Dou;Ziping Liu;;Development and Assessment of GNSS Online Differential Data Processing System Based on HNCORS[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S02 导航与位置服务[C];2018年

5 Peng Hu;Guanwen Huang;Qin Zhang;Xiaolei Wang;Min Mao;;Algorithm and Performance of Precipitable Water Vapor Retrieval Using Multiple GNSS Precise Point Positioning Technology[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

6 Zhengxun He;Shuangcheng Zhang;Yang Nan;Kai Liu;Wei Qu;Huilin Wu;Qi Liu;;Analysis of Sea Surface Multipath and Impact on GNSS Precision Positioning[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

7 Ran Zeng;Yang Liu;;Clock Jump Repair of high-rate GNSS data for earthquake monitoring in Japan[A];第九届中国卫星导航学术年会论文集——S01 卫星导航应用技术[C];2018年

8 肖岭;李向;白明玄;潘静璇;;GNSS压制欺骗信号特征分析[A];第十二届全国信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2018年

9 张文金;;差分GNSS在无人机上的应用[A];云南省测绘地理信息学会2016年学术年会论文集[C];2016年

10 刘艳祥;;松阳县南城区块一级GNSS测量的设计与实施[A];“践行‘五大发展理念’，提升地质服务能力”——浙江省地质学会2016年学术年会论文集[C];2016年

相关重要报纸文章 前10条

1 包海　彭建华;全球导航卫星系统建功汶川灾后重建[N];中国测绘报;2009年

2 王立彬;中国全球卫星导航系统,夺下千万美元大单[N];新华每日电讯;2007年

3 本报记者 陈锦锋;华测导航加快核心业务发展 多元化发力驱动业绩稳定增长[N];通信信息报;2018年

4 王娜;我GNSS技术打破国外垄断[N];科技日报;2007年

5 本报记者 杨蕾;计量更准导航才能更准[N];中国质量报;2014年

6 中国全球定位系统技术应用协会咨询中心主任 曹冲;全球卫星导航系统的现状和前景[N];中国测绘报;2009年

7 王雅丽;实施国际化战略[N];中国测绘报;2010年

8 北京合众思壮科技股份有限公司 彭玉群;移动GIS蓄势待发[N];计算机世界;2008年

9 文湘北邋田力;全面认识全球导航卫星系统[N];中国测绘报;2007年

10 中国地震局地质研究所研究员 甘卫军;“陆态网络”监测地壳运动[N];北京日报;2012年

相关博士学位论文 前10条

1 夏敬潮;融合泛在无线信号与GNSS的室内外定位方法研究[D];武汉大学;2015年

2 吕海洋;基于车行GNSS轨迹数据的道路网络构建与增强方法研究[D];南京师范大学;2017年

3 徐广辉;新信号体制GNSS接收机信号同步与干扰抑制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

4 徐鉴;市区环境下GNSS多径信号盲处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2018年

5 王笑蕾;地基GNSS近地空间水环境遥感监测研究[D];长安大学;2018年

6 丁楠;地基GNSS水汽层析关键技术研究[D];中国矿业大学;2018年

7 张洪阳;GNSS弱信号载波跟踪技术[D];西安电子科技大学;2018年

8 丁茂华;GNSS对流层湿延迟及其加权平均温度研究[D];东南大学;2018年

9 岳鹏;远程火箭弹GFMINS/GNSS组合导航系统滤波技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年

10 王镇;GNSS导航基带信号捕获算法与电路关键技术研究[D];东南大学;2018年

相关硕士学位论文 前10条

1 朱肖光;基于真实场景回放的导航接收机测试评估方法研究[D];上海交通大学;2017年

2 李宏磊;基于空域和稀疏域的高动态GNSS抗干扰技术研究[D];吉林大学;2019年

3 杨鸿毅;GNSS双天线定姿研究及软件实现[D];中国矿业大学;2019年

4 李洪涛;卫星部分遮蔽条件下GNSS载波相位动态测速模型研究[D];中国矿业大学;2019年

5 杨晓伟;GNSS精密单点定位算法研究与精度分析[D];中国矿业大学;2019年

6 丰秋林;基于机器学习的GNSS反射信号土壤湿度反演方法研究[D];中国矿业大学;2019年

7 何义磊;多GNSS间系统偏差建模与预报方法研究[D];中国矿业大学;2019年

8 刘晨;地基GNSS水汽的空间插值与层析方法[D];中国矿业大学;2019年

9 刘洋洋;地基GNSS技术的实时反演大气水汽研究[D];中国测绘科学研究院;2019年

10 杨威;面向桥梁监测的GNSS单频单历元定位关键模型研究[D];中国矿业大学;2019年

本文编号：2588604