北斗/GNSS三频实时高精度大网快速处理方法研究
发布时间：2020-12-10 09:01
随着全球导航卫星系统(GNSS)的建设和持续发展,目前,在轨卫星数已接近100颗,信号频率也由双频扩展至三频甚至多频,同时地面基准站的数量也在迅猛增加。基于全球分布跟踪站网联合解算的GNSS网解处理,作为GNSS实时高精度定位数据处理的基础理论方法,被广泛地应用在卫星精密定轨、卫星钟差处理、大网坐标估计等数据处理中。然而,越来越多的导航卫星、信号类型以及基准站数量对GNSS网解的处理精度和效率提出了更高的要求。本文围绕北斗/GNSS三频实时高精度大网快速处理及其在实时卫星精密定轨和卫星钟差估计中的应用,重点研究了北斗卫星伪距偏差改正、GNSS三频载波频间钟偏差建模、GNSS三频模糊度固定以及GNSS大网快速处理等问题,建立了基于平方根信息滤波的大网快速处理方法,研制了多频多系统实时高精度大网快速处理软件模块,实现了实时滤波定轨和卫星钟差同步处理。采用MGEX、北斗地基增强系统等大量观测数据验证了方法模型以及处理软件的正确性和可靠性,本文的主要研究内容和贡献如下:1.提出利用整网宽巷模糊度小数周的一致性方法分析北斗GEO卫星伪距偏差变化特性,并首次建立了北斗GEO/IGSO/MEO全星座...
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３现代计算机的金字塔形分层存储??
单纯依赖ＢＬＡＳ己无法充分发挥计算机性能（Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?ｅｔ?ａｌ．?２００７），Ｃｈａｎ??ｅｔａｌ．?（２００７）提出矩阵分块算法，将矩阵划分成若干子矩阵并映射到不同处理器，??实现子矩阵的无序指令操作。如图１－４所示，传统算法以矩阵Ｒ为输入参数调??用ＢＬＡＳ库函数，矩阵维数ｍ、ＩＩ受限于内存大小，因此不具备可扩展性。而矩??阵分块算法将矩阵划分到更细的粒度，并以各子矩阵心为处理单元调用ＢＬＡＳ??库，实现不同子矩阵操作的无序指令执行，达到更高的并行度（Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?ｅｔ?ａｌ．??２００７）。基于该思路，Ｃｈａｎ?ａｎｄ?Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?提出?ＦＬＡＭＥ?（Ｆｏｒｍａｌ?Ｌｉｎｅａｒ?Ａｌｇｅｂｒａ??Ｍｅｔｈｏｄｓ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）计划，旨在实现对矩阵分块算法的支持，并为大型科学计??算软件开发者提供友好的线性代数函数库（Ｖａｎ?Ｄｅ?Ｇｅｉｊｎ?ａｎｄ?Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?２００８）。??ｒｌｌ?ｒｌｋ???ｒｌｎ?｜?１??????－—＾?Ｒｌｌ?Ｒｌ２?Ｒｌ３??４??ｆｋｌ?．．．?ｆｉｄ，???ｆｋｎ?；????！?Ｒ２１?Ｒ２２?Ｒ２３??：?：?：?ＩＩ１?ｉ??？?？?？??：?：?．．．?？？？?：??Ｉ?Ｒ３１?Ｒ３２?Ｒ３３??「ｍｌ???＾ｒｒｎ?ｉ??＿＿＿＿＿＿＿＿＿?Ｉ????Ｉ??ｉ?ｉｉ??图１－４矩阵Ｒ划分示意图，ｉ为原始ｍｘｎ维矩阵，ｉｉ为分成３ｘ３矩阵??显然
无法确定绝对的硬件延迟偏差。但是本节仅关心伪距硬件延迟的变化部分，而不??关心其常数部分，因而可以通过对ＭＰ时间序列取平均，扣除模糊度及硬件延迟??常数部分误差，如图３－１。??—？?—?ＭＰ?—?■?—?Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ??？ｉ－５?Ｊ?ＢＤＳＣ１３??：?９０?？??￣ｉ???１???１???１?Ｌ〇??０?２?４?６??Ｔｉｍｅ?［?ｈｏｕｒ］??图３－１北斗Ｃ１３卫星ＭＰ时间序列??３．２．１．２?ＧＥＯ?卫星??ＭＰ组合是基于单站观测某颗卫星的高度角变化来估计伪距偏差变化，由于??ＧＥＯ卫星相对地面站的高度角几乎不变，ＭＰ组合不能用于ＧＥＯ卫星伪距偏差变??化的分析及建模。因此，本文提出基于ＭＷ组合，利用全网宽巷模糊度小数偏差??一致性来分析ＧＥＯ卫星伪距偏差变化特性并建立改正模型。第二章公式（２－１１）??给出了通用的ＭＷ组合表达式，本节利用第一、二频率，一、三频率观测值的两??个ＭＷ组合分析ＧＥ０卫星伪距硬件延迟变化。由第二章公式（２－１１）可知，非差??２６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]BDS卫星星内多径及其对宽巷FCB解算的影响分析[J]. 阮仁桂,贾小林,冯来平. 测绘学报. 2017(08)
[2]综合PNT体系及其关键技术[J]. 杨元喜. 测绘学报. 2016(05)
[3]估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法[J]. 李浩军,李博峰,王解先,徐天河. 测绘学报. 2016(02)
[4]北斗导航系统卫星频间钟差偏差[J]. 李浩军,朱卫东. 测绘学报. 2014(11)
[5]模糊度降相关的整数分块正交化算法[J]. 范龙,翟国君,柴洪洲. 测绘学报. 2014(08)
[6]中国大陆构造环境监测网络的建设与应用[J]. 甘卫军,李强,张锐,师宏波. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2012(04)
[7]Estimation of the inter-frequency clock bias for the satellites of PRN25 and PRN01[J]. LI HaoJun 1,2*,ZHOU XuHua 1,WU Bin 1,2 & WANG JieXian 3 1 Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200030,China;2 Shanghai Key Laboratory of Space Navigation and Position Techniques,Shanghai 200030,China;3 Department of Surveying and Geo-informatics Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2012(11)
[8]Ambizap方法在大规模GPS网处理中的应用及结果分析[J]. 陈宪冬. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(01)
[9]GPS观测结果的精化分析与中国大陆现今地壳形变场研究[J]. 王敏. 国际地震动态. 2010(03)
[10]2000国家大地控制网的构建和它的技术进步[J]. 陈俊勇,杨元喜,王敏,张燕平,唐颖哲,李辉,程鹏飞,孙凤华,张鹏,郭春喜. 测绘学报. 2007(01)
博士论文
[1]多频GNSS非差非组合精密数据处理理论及其应用[D]. 辜声峰.武汉大学 2013
[2]GNSS大网实时数据快速解算方法应用研究[D]. 蔡华.武汉大学 2010
[3]中国大陆现今地壳形变与GPS坐标时间序列分析[D]. 符养.中国科学院研究生院（上海天文台） 2002
[4]基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D]. 袁运斌.中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所） 2002
本文编号：2908436
【文章来源】：武汉大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：135 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－３现代计算机的金字塔形分层存储??
单纯依赖ＢＬＡＳ己无法充分发挥计算机性能（Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?ｅｔ?ａｌ．?２００７），Ｃｈａｎ??ｅｔａｌ．?（２００７）提出矩阵分块算法，将矩阵划分成若干子矩阵并映射到不同处理器，??实现子矩阵的无序指令操作。如图１－４所示，传统算法以矩阵Ｒ为输入参数调??用ＢＬＡＳ库函数，矩阵维数ｍ、ＩＩ受限于内存大小，因此不具备可扩展性。而矩??阵分块算法将矩阵划分到更细的粒度，并以各子矩阵心为处理单元调用ＢＬＡＳ??库，实现不同子矩阵操作的无序指令执行，达到更高的并行度（Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?ｅｔ?ａｌ．??２００７）。基于该思路，Ｃｈａｎ?ａｎｄ?Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?提出?ＦＬＡＭＥ?（Ｆｏｒｍａｌ?Ｌｉｎｅａｒ?Ａｌｇｅｂｒａ??Ｍｅｔｈｏｄｓ?Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ）计划，旨在实现对矩阵分块算法的支持，并为大型科学计??算软件开发者提供友好的线性代数函数库（Ｖａｎ?Ｄｅ?Ｇｅｉｊｎ?ａｎｄ?Ｑｕｉｎｔａｎａ－Ｏｒｔｉ?２００８）。??ｒｌｌ?ｒｌｋ???ｒｌｎ?｜?１??????－—＾?Ｒｌｌ?Ｒｌ２?Ｒｌ３??４??ｆｋｌ?．．．?ｆｉｄ，???ｆｋｎ?；????！?Ｒ２１?Ｒ２２?Ｒ２３??：?：?：?ＩＩ１?ｉ??？?？?？??：?：?．．．?？？？?：??Ｉ?Ｒ３１?Ｒ３２?Ｒ３３??「ｍｌ???＾ｒｒｎ?ｉ??＿＿＿＿＿＿＿＿＿?Ｉ????Ｉ??ｉ?ｉｉ??图１－４矩阵Ｒ划分示意图，ｉ为原始ｍｘｎ维矩阵，ｉｉ为分成３ｘ３矩阵??显然
无法确定绝对的硬件延迟偏差。但是本节仅关心伪距硬件延迟的变化部分，而不??关心其常数部分，因而可以通过对ＭＰ时间序列取平均，扣除模糊度及硬件延迟??常数部分误差，如图３－１。??—？?—?ＭＰ?—?■?—?Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ??？ｉ－５?Ｊ?ＢＤＳＣ１３??：?９０?？??￣ｉ???１???１???１?Ｌ〇??０?２?４?６??Ｔｉｍｅ?［?ｈｏｕｒ］??图３－１北斗Ｃ１３卫星ＭＰ时间序列??３．２．１．２?ＧＥＯ?卫星??ＭＰ组合是基于单站观测某颗卫星的高度角变化来估计伪距偏差变化，由于??ＧＥＯ卫星相对地面站的高度角几乎不变，ＭＰ组合不能用于ＧＥＯ卫星伪距偏差变??化的分析及建模。因此，本文提出基于ＭＷ组合，利用全网宽巷模糊度小数偏差??一致性来分析ＧＥＯ卫星伪距偏差变化特性并建立改正模型。第二章公式（２－１１）??给出了通用的ＭＷ组合表达式，本节利用第一、二频率，一、三频率观测值的两??个ＭＷ组合分析ＧＥ０卫星伪距硬件延迟变化。由第二章公式（２－１１）可知，非差??２６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]BDS卫星星内多径及其对宽巷FCB解算的影响分析[J]. 阮仁桂,贾小林,冯来平. 测绘学报. 2017(08)
[2]综合PNT体系及其关键技术[J]. 杨元喜. 测绘学报. 2016(05)
[3]估计北斗卫星钟差频间偏差的一种方法[J]. 李浩军,李博峰,王解先,徐天河. 测绘学报. 2016(02)
[4]北斗导航系统卫星频间钟差偏差[J]. 李浩军,朱卫东. 测绘学报. 2014(11)
[5]模糊度降相关的整数分块正交化算法[J]. 范龙,翟国君,柴洪洲. 测绘学报. 2014(08)
[6]中国大陆构造环境监测网络的建设与应用[J]. 甘卫军,李强,张锐,师宏波. 工程研究-跨学科视野中的工程. 2012(04)
[7]Estimation of the inter-frequency clock bias for the satellites of PRN25 and PRN01[J]. LI HaoJun 1,2*,ZHOU XuHua 1,WU Bin 1,2 & WANG JieXian 3 1 Shanghai Astronomical Observatory,Chinese Academy of Sciences,Shanghai 200030,China;2 Shanghai Key Laboratory of Space Navigation and Position Techniques,Shanghai 200030,China;3 Department of Surveying and Geo-informatics Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China. Science China(Physics,Mechanics & Astronomy). 2012(11)
[8]Ambizap方法在大规模GPS网处理中的应用及结果分析[J]. 陈宪冬. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(01)
[9]GPS观测结果的精化分析与中国大陆现今地壳形变场研究[J]. 王敏. 国际地震动态. 2010(03)
[10]2000国家大地控制网的构建和它的技术进步[J]. 陈俊勇,杨元喜,王敏,张燕平,唐颖哲,李辉,程鹏飞,孙凤华,张鹏,郭春喜. 测绘学报. 2007(01)
博士论文
[1]多频GNSS非差非组合精密数据处理理论及其应用[D]. 辜声峰.武汉大学 2013
[2]GNSS大网实时数据快速解算方法应用研究[D]. 蔡华.武汉大学 2010
[3]中国大陆现今地壳形变与GPS坐标时间序列分析[D]. 符养.中国科学院研究生院（上海天文台） 2002
[4]基于GPS的电离层监测及延迟改正理论与方法的研究[D]. 袁运斌.中国科学院研究生院（测量与地球物理研究所） 2002
本文编号：2908436
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