GNSS卫星钟差实时估计及超短期预报算法研究与实现

发布时间：2020-10-21 02:13

　　 随着大众用户实时高精度定位需求的不断增长,传统伪距单点定位精度已不能满足用户的定位需求。广域差分系统可向全球用户提供分米级至厘米级的定位服务。实时卫星钟差和卫星轨道是广域差分服务的重要基础产品,实时轨道可通过超快速精密轨道预报得到,但卫星钟差由于星载钟的稳定性不高,难以高精度预报,必须进行实时估计。同时,GNSS四系统联合估计形成大量的过程参数,严重影响钟差的时效性。因此,如何提升GNSS卫星钟差实时估计的效率与精度,满足广域差分厘米级位置服务的需求,成为当前行业发展与技术层面亟需解决的问题与难题。本文在前人研究成果的基础上,提出了顾及系统间偏差的GNSS卫星钟差混合估计方法,提高了解算效率,并研究分析了轨道误差对实时钟差的影响,提出了顾及轨道误差的随机模型,提高卫星钟差实时精度。在此基础上,利用超短期预报模型解决实时估计过程中的时间延迟问题。主要研究内容如下:(1)调研分析了当前GNSS卫星钟差实时估计与超短期预报的研究热点以及国内外研究现状,明确研究的目的与方向。学习卫星钟差实时估计的基础理论,包括时空基准、函数模型、随机模型,并设计了卫星钟差实时估计流程。(2)研究分析了当前主要的实时钟差估计方法,进而综合利用非差法高精度估计、历元间差分法快速估计的技术优势,推导了顾及系统间偏差的BDS/GPS/GLONASS/Galileo四系统联合解算的卫星钟差实时混合估计数学模型。结果表明,混合估计法实现3.6s一个历元的解算速度,并达到GPS系统0.212ns、BDS 系统 0.230ns、GLONASS 系统 0.297ns、Galileo 系统 0.243ns 的单天实时估计精度。(3)在研究分析了 GNSS卫星轨道误差对卫星钟差影响的基础上,设计了一种考虑轨道误差的权函数,优化随机模型。该优化策略基于距离函数线性化二阶残余项的思想,设计权函数。结果表明,考虑卫星轨道误差的权函数模型,可对实时估计精度有所提高,达到GPS系统8.29%、BDS系统8.67%、GLONASS系统7.59%、Galileo系统5.33%的精度提高率。(4)针对卫星钟差实时估计过程中数据传输同步、数据处理和数据编码播发导致的时间延迟现象,开展实时钟差的超短期预报,解决了时间延迟问题。结果表明,利用灰色模型超短期预报的优势明显,达到GPS系统卫星0.006ns、BDS 系统卫星 0.021ns、GLONASS 系统卫星 0.143ns、Galileo 系统卫星 0.004ns的预报精度。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P228.4
【部分图文】：

图３．６?ＹＥＬ２测站所跟踪ＧＬＯＮＡＳＳ卫星的ＩＦＢ值??Ｆｉｇ?３．６?Ｔｈｅ?ＩＦＢ?ｎｕｍｂｅｒ?ｏｆ?ｓｉｔｅ?ＹＥＬ２?ｆｏｒ?ａｌｌ?ＧＬＯＮＡＳＳ?ｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ??由图３．６可知：ＹＥＬ２测站所跟踪ＧＬＯＮＡＳＳ卫星的ＩＦＢ值，相同频率上两??颗卫星的ＩＦＢ值接近，差异在０．５ｎｓ以内。因此，在相同频率的ＩＦＢ值估计时，??可以将相同频率卫星的ＩＦＢ值作为同一?ＩＦＢ值进行估计，这样会进一步减少所??需估计参数的数量，提高卫星钟差解算的效率。??因此，根据ＧＮＳＳ定轨过程中的ＩＦＢ分析结果，在卫星钟差实时估计过程??中，需根据所跟踪的ＧＬＯＮＡＳＳ系统卫星数量确定ＩＦＢ参数的个数进行估计。??３．２?ＧＮＳＳ实时钟差混合估计??ＧＮＳＳ卫星钟差实时估计是固定卫星轨道，利用ＧＮＳＳ实时观测数据，以??实时估计精密卫星钟差。ＧＮＳＳ卫星钟差估计一般采用精度较高的非差估计方??法。在统一时空基准的前提下，顾及ＧＰＳ／ＢＤＳ／Ｇａｌｉｌｅｏ／ＧＬＯＮＡＳＳ系统间偏差的??非差估计方法的ＧＮＳＳ误差方程为：??２６??

山东科技大学硕士学位论文?顾及】ＳＢ／ＩＦＢ的ＧＮＳＳ实时钟差混合估计方法??数据进行传输、管理、解码、编码。本系统通过ＢＮＣ软件将接收到的数据流解??码后直接传入实时数据预处理模块的端口。实时广播星历以ＲＩＮＥＸ文件格式存??储，生成初始钟差值，提供给实时数据预处理模块。??＆Ｋ６?Ｎｔｒｉｐ?Ｃｌｉｅｎｔ?（ＢＮＣ｝?Ｖｅｒｓｉｏｎ?２．１２．６?ｘ??

山东科技大学硕士学位论文?顾及丨ＳＢ／１ＦＢ的ＧＮＳＳ实时钟差混合估计方法??况进行监控。如图３．９所示为进入实时钟差解算模块端口的实时数据接收情况，??包括具体解算测站的数量、名称等。图中的“ＮｕｍｏｆＳｔａｔｉｏｎｓｗｒｉｔｔｅｎ＾＾Ｓ”表示??卫星钟差解算模块端口在当前历元共接收了?４５个测站的观测数据，“ＭａｘＣｈａｎ?＝??４７”表示测站数据的最多观测值类型为４７，?“ＬＡＭＡＯ，?ＲＣＭＮＯ，?ＲＥＹＫ７等”??表示当前历元时刻所接收测站的名称。??ｒｏｏｔ?ｏｎ?Ｕｎｕｘ－８ｏ６ｏ：?／ｏｐｔ／ｉｎｔｅｌ／ｍａｎ／ｃｏｍｍｏｎ?ｘ??
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本文编号：2849485