多模GNSS精密单点定位技术研究

发布时间：2020-04-11 15:01

【摘要】：目前,四大全球导航卫星系统(GPS、GLONASS、BDS、Galileo)并存发展的局面已经形成,精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)技术集成了标准单点定位和相对定位的优点,因而多模GNSS精密单点定位日益成为国内外研究热点。本文对多模GNSS精密单点定位理论、关键技术及应用展开了研究,论文主要研究内容和结果如下:(1)概述了 GNSS时空参考框架的转化及统一;详细分析了多模GNSS精密单点定位涉及的误差源及其改正策略;系统研究了多模GNSS精密单点定位的函数模型和随机模型。(2)研究了多模GNSSPPP数据预处理问题;评估了 GFZ、CODE和武汉大学提供的精密轨道、钟差产品的一致性,结果表明:三家分析中心提供的GPS、GLONASS、Galileo卫星轨道有较好的一致性,轨道3D误差基本维持在15cm内,BDS MEO次之,维持在25cm内;三家分析中心提供的GPS、Galileo卫星钟差有较好的一致性,其钟差二次差互差序列分别优于2ns和0.5ns。(3)研究了扩展卡尔曼滤波模型,并对滤波递推过程和滤波初值的确定进行了说明;基于GFZ提供的精密轨道、钟差产品比较了 GNSS PPP ISB四种随机模型(时间常数、分段常数、随机游走过程、白噪声过程)的定位结果,结果表明:利用随机游走或白噪声过程来估计ISB的定位结果优于常数估计;同时,对GLONASS伪距IFB不同方案的定位结果进行了对比,结果表明:每颗GLONASS卫星估计一个伪距IFB参数可明显提高组合PPP收敛时间,但对PPP单天解精度改善不显著,在10%以内。(4)从卫星可用性、收敛时间、定位精度方面对不同卫星导航系统组合在静态、静态模拟动态PPP性能进行了分析。结果表明:多系统组合后可见卫星数增多,收敛速度提升,GRCE组合静态PPP30min就能得到可靠解;GRCE组合动态PPP在30度高度角时仍能保持卫星可见数目在10颗以上,能完成高精度定位,而单GPS动态PPP不能实现连续定位。(5)考虑到PPP定位解与精密星历所在框架有关,笔者从ITRF2008、ITRF2014两方面对PPP技术计算CGCS2000坐标展开了研究,结果表明:对于ITRF2008框架,PPP定位解经过历元、框架转换后与真实CGCS2000坐标相比,其坐标分量差值在4cm内,而对于ITRF2014框架,其坐标分量差值在5cm内;基于PPP技术进行了时间传递的应用研究,结果表明:单GPS PPP可以达到亚纳秒级时间传递精度,组合PPP较单GPS PPP时间传递精度有细微提高,在10%以内,当单GPS系统视场卫星较少时,可以多系统融合提高时间传递精度。
【图文】：

时间序列,二次差,钟差,时间序列

[56]。WUM、COM 与 GBM 的钟差二次差分别见图 3.9 和图 3.10。图 3.9 中异常部分是由于此时段内 WUM 或 GBM 没有卫星钟差数据，，比如wum19830.clk 文件在 12:25:00-12:30:00 内没有卫星钟差数据，gbm19830.clk 文件在23:20:30-23:59:59 内没有 G08 卫星钟差数据，从而导致时段内出现异常情况。整体上，对于 GPS，钟差二次差互差序列基本优于 2ns；对于 GLONASS，互差序列基本维持在[-6 4]ns；对于 Galileo，互差序列基本维持在[-0.6 0.5]ns；对于 BDS，互差基本维持在[-73]ns。

时间序列,二次差,钟差,时间序列

33图 3.10 COM 和 GBM 精密钟差二次差互差时间序列综合图 3.9 和图 3.10 可以看出，GBM、WUM、COM 三家 ACs 的精密钟差产品具有较好的一致性。3.3 本章小结本章先详细介绍了多模 GNSS PPP 的数据预处理，主要包括伪距粗差探测、周跳和钟跳的探测与修复。再对 GBM、WUM、COM 三家 ACs 的多系统精密产品的一致性进行了相关分析，得到了一些有益结论。（1）三家 ACs 的 GPS、Galileo、GLONASS 卫星轨道有较好的一致性，其轨道 3D误差基本维持在 15cm 内，BDS MEO卫星轨道 3D误差维持在 25cm 内，对于 BDS IGSO卫星，WUM-GBM 比 COM-GBM 轨道产品间一致性要高
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：P228.4

【参考文献】