GNSS单历元模糊度固定方法研究

发布时间：2020-04-06 15:40

【摘要】：高精度GNSS导航服务中关键技术是确定载波相位的整周模糊度,但因受观测环境影响卫星会发生失锁,卫星失锁后要重新初始化,这在一定层面上限制了定位的连续性和实时性。GNSS单历元解算方法可以通过构造先验条件来约束固定整周模糊度并且可忽略周跳的影响,因此研究GNSS单历元算法具有重要意义。针对单历元模糊度固定本文主要进行了以下几方面的研究:(1)适用于变形监测的单历元模糊度固定算法。根据测站间的相关性,利用首期观测值解算初始双差模糊,而接收机钟差和一些其它未知量作为参数,进而能够直接提取出变形信息。通过长时间观测计算将变形信息取平均值,短基线误差在N和E方向为1mm左右,在U方向为4mm左右,随着基线的增长解算结果的误差逐渐增大,故此方法仅适用于短基线变形监测。(2)短基线单历元模糊度固定。针对短基线单历元解算考虑到GEO卫星模糊度较难固定问题,本文采用的思路是:首先固定宽巷模糊度,在宽巷模糊度固定的基础上约束固定出IGSO和MEO卫星的模糊度;然后再用IGSO和MEO卫星模糊度约束固定出GEO卫星模糊度,而固定宽巷模糊度时法方程的病态性则通过基于奇异值分解的正则化法来解决。采用长度分别为4.4m和2.32km的两组基线进行算法验证,结果表明:BDS系统、GPS系统和BDS/GPS组合系统单历元宽巷模糊度固定成功率均为100%,原始载波模糊度成功率90%以上,北斗卫星模糊度固定成功率较常规方法有所改善,并且在N、E、U方向定位精度达到了厘米至毫米级。(3)中长基线单历元模糊度固定。针对中长基线单历元模糊度固定提出两次使用正则化法来改善单历元观测方程的病态性,而正则化矩阵的构造是将双差观测方程的系数矩阵进行奇异值分解求得。采用长度分别为56.225km和170.176km的两组GPS/BDS数据验证,结果表明:对一次正则化法后固定的宽巷模糊度两条基线固定成功率均达到100%,而宽巷模糊度回代求得原始载波模糊度成功率极低。故在宽巷模糊度成功固定的基础上结合无电离层组合再次使用正则化法,对56.225km基线而言,两次正则化后在N、E方向定位精度达到mm级,在U方向为cm级;对170.176km基线,两次正则化后在N、E、U方向定位精度达到cm级。
【图文】：

本文主要围绕附加约束的单历元模糊度固定和基于正则化的单历元模糊度固定两逡逑方面进行研宄，同时基于正则化的单历元模糊度固定又划分为短基线和长基线，，逻辑关逡逑系图如图１所７Ｋ。逡逑ＧＭＳＳ草历元模糊度固定方法逡逑研宄逦逦逡逑Ｉ逦＿邋１逦．邋，逦１逡逑研宄的现状及意单历元模糊度固」ＧＮＳＳ基本理论和逡逑１Ｍ定的云误逦Ｍ原理逦逡逑１邋／Ｉ逡逑附加约束的先验」度附Ｉ邋｜j:基短基线单历元模Ｕ短基线宽巷模糊逡逑信息逦固加逦，４于逦栩度固定逦度固定逡逑定§逦Ｉ正邋逦：逦邋Ｉ逡逑Ｉ双差４度的逦Ｉ逦定Ｉ逦｜｜栻＿始模糊｜逡逑碲审逦单逦的逦丨卿疋逦逡逑逦１逦迈逦％逡逑１逦疆逡逑＾逦邋—邋—邋逦，邋１逡逑中长基线原始模」无电离层模糊度逡逑糊度固定逦ｉｎ固定逦逡逑图１本文的逻辑关系图逡逑Ｆｉｇ邋１邋Ｐａｐｅｒ邋ｌｏｇｉｃａｌ邋ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ逡逑４逡逑

图２邋ＢＤＳ卫星运行轨迹图逡逑Ｆｉｇ邋２邋Ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ邋ｏｆ邋ＢＤＳ逡逑Ｓ邋系统（ＧＬＯＮＡＳＳ邋ｓｙｅｔｅｍ）逡逑ＧＬＯＮＡＳＳ系统由分布在３个轨道面的２４颗轨道高度大约为１９。ＧＬＯＮＡＳＳ采用的是每颗卫星播发Ｇｌ＝１６０２＋ｙｔＸ９／１６邋Ｍｈｚ和Ｇ２邋＝邋－７，＿６，…＋邋１２）两种信号的频分多址技术，２００８年以后俄罗的ＣＤＭＡ信号来增强核心竞争力。近些年，由于现代化进程的技术的要求在不断地提高，为提高定位的精度和可靠性，ＧＬＯ＝１２０２．０２５邋Ｍｈｚ频率来传输更详尽的导航信号，Ｌ３０Ｃ信号于２ＡＳＳ－Ｋ１测试卫星，自２０１４年以来生产的ＧＬＯＮＡＳＳ－Ｍ卫星于现有的卫星的诸多缺点，从２０１８年开始，ＧＬＯＮＡＳＳ－Ｋ系列卫星，尤其是ＧＬ０ＮＡＳＳ－Ｋ１和ＧＬ０ＮＡＳＳ－Ｋ２两款增强状态信息如表３所示：逡逑
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P228.4

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本文编号：2616704