GNSS时间互操作关键技术研究
发布时间：2021-05-13 14:21
随着全球卫星导航系统的建设与发展,使用户利用多颗GNSS卫星在定位解算时形成更优化的几何结构,提高定位精度成为可能。与单个卫星导航独立定位相比,多GNSS组合服务具有可提供更高的服务质量的潜力,尤其是在城市峡谷和树叶茂密的森林等具有挑战性的环境中,多GNSS服务将具备极大的优势。为实现多组合服务,提高定位授时服务性能,各GNSS应具有称为兼容与互操作的特征。时间互操作是卫星导航系统之间互操作性的一个重要方面,也是多GNSS融合导航关注的一项主要内容。系统层面实现时间互操作涉及两项关键内容,一是准确监测各导航系统之间的时间偏差并进行预报;二是确定一种参数将系统间的时间偏差预报信息播发给用户,并尽量减轻用户端的负担。论文从系统层面对GNSS时间互操作涉及内容中的关键技术细节及实现方式进行理论分析,并采用实际数据进行试验验证。论文主要分析了当前GNSS系统时间的产生方式,GNSS系统时间偏差监测方法以及时差监测中时延的确定方法进行了剖析,结合原子钟噪声理论对GNSS时差序列的噪声特性进行了分析,给出GNSS时差序列噪声的消减方法,最后对GNSS时间互操作参数播发内容确定方法进行了研究,结合真...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 内容安排
第2章 GNSS系统时间及其互操作
2.1 GNSS系统时间产生方法
2.1.1 GPS系统时间生成方法
2.1.2 GLONASS系统时间生成方法
2.1.3 Galileo系统时间生成方法
2.1.4 BDS系统时间产生方法
2.1.5 GNSS系统时间小结
2.2 GNSS时间互操作
2.2.1 GPS时间互操作
2.2.2 GLONASS时间互操作
2.2.3 Galileo时间互操作
2.2.4 BDS时间互操作
第3章 GNSS系统时间偏差监测关键技术研究
3.1 GNSS系统时间偏差监测方法
3.1.1 GNSS单站时差监测方法
3.1.2 GNSS多站时差监测方法
3.1.3 基于时间比对链路的GNSS时差监测方法
3.2 时差监测设备校准方法
3.2.1 GNSS接收机绝对校准原理
3.2.2 GNSS时间比对设备/链路相对校准原理
3.2.3 相对校准的不确定度及其影响因素
3.2.4 基于链路桥接的GNSS时间比对系统时延确定方法
3.3 GNSS时差监测试验
3.3.1 时差监测接收机Galileo信号时延测定
3.3.2 时差监测接收机GLONASS信号时延测定
3.3.3 GNSS时差监测结果分析与比较
第4章 GNSS时间偏差序列的噪声特性分析
4.1 原子钟钟差噪声特性
4.1.1 原子钟信号基本理论
4.1.2 噪声引入不确定度的估计
4.2 GNSS时差序列的噪声特性分析
4.2.1 BDT相对于GPST的噪声分析
4.2.2 BDT相对于GST的噪声分析
4.2.3 BDT相当于GLNT的噪声分析
4.3 GNSS时差序列的噪声消减算法
4.3.1 Vondrak交叉证认法
4.3.2 正反向组合Kalman滤波算法
4.4 GNSS时差序列的预报方法
4.4.1 二次多项式模型预报算法
4.4.2 ARMA预报算法
第5章 时间互操作参数的确定方法
5.1 系统时间偏差直接播发方法(GGTO)
5.2 基于参考时间的GNSS时间偏差参数确定方法(xGTO)
5.2.1 GNSS平均时间的参数确定方法
5.2.2 通过GNSST-UTC参数进行时间互操作
5.3 多GNSS综合纸面时的参数确定方法(MGET)
5.3.1 MGET基本概念
5.3.2 MGET综合生成基本原理
5.3.3 基于噪声系数取权GNSS综合纸面时生成方法
5.3.4 基于稳定度取权的GNSS综合纸面时生成方法
5.4 时间互操作参数的播发
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文的创新点和主要结论
6.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[2]改进的多项式+周期项模型的卫星钟差预报[J]. 廖建发,张艳兵. 全球定位系统. 2018(01)
[3]BDS星载原子钟周期项特性及预报研究[J]. 马卓希,杨力,贾小林. 大地测量与地球动力学. 2017(03)
[4]GNSS互操作若干问题[J]. 杨元喜,陆明泉,韩春好. 测绘学报. 2016(03)
[5]NTSC守时氢钟性能分析[J]. 宋会杰,董绍武,王正明,屈俐俐,景月娟,李玮. 天文学报. 2015(06)
[6]Vondrak平滑因子最佳确定方法及在时间比对数据中的应用[J]. 赵书红,广伟,袁海波,屈俐俐,尹东山. 时间频率学报. 2015(01)
[7]灰色模型与二次多项式模型组合的GNSS时差预测[J]. 张继海,袁海波,董绍武,殷龙龙. 时间频率学报. 2014(04)
[8]利用高精度PPS测量进行GPS-GLONASS时差监测[J]. 张清华,隋立芬,贾小林,田亮,朱永兴. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(11)
[9]北斗导航系统卫星原子钟性能评估[J]. 王天,王璐. 测绘通报. 2013(S1)
[10]区域卫星导航系统硬件延迟解算[J]. 吴晓莉,平劲松,刘利,邢楠. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(10)
博士论文
[1]卫星导航系统互操作算法研究[D]. 韩涛.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[2]卫星导航中的时间参数及其测试方法[D]. 朱峰.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2015
[3]GNSS星载原子钟质量评价及精密钟差算法研究[D]. 黄观文.长安大学 2012
[4]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
[5]相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[D]. 刘利.解放军信息工程大学 2004
硕士论文
[1]单站GPST/GLONASST实时时差监测与预报研究[D]. 李晓睿.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
本文编号：3184173
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院国家授时中心)陕西省
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究目的和意义
1.3 国内外研究现状
1.4 内容安排
第2章 GNSS系统时间及其互操作
2.1 GNSS系统时间产生方法
2.1.1 GPS系统时间生成方法
2.1.2 GLONASS系统时间生成方法
2.1.3 Galileo系统时间生成方法
2.1.4 BDS系统时间产生方法
2.1.5 GNSS系统时间小结
2.2 GNSS时间互操作
2.2.1 GPS时间互操作
2.2.2 GLONASS时间互操作
2.2.3 Galileo时间互操作
2.2.4 BDS时间互操作
第3章 GNSS系统时间偏差监测关键技术研究
3.1 GNSS系统时间偏差监测方法
3.1.1 GNSS单站时差监测方法
3.1.2 GNSS多站时差监测方法
3.1.3 基于时间比对链路的GNSS时差监测方法
3.2 时差监测设备校准方法
3.2.1 GNSS接收机绝对校准原理
3.2.2 GNSS时间比对设备/链路相对校准原理
3.2.3 相对校准的不确定度及其影响因素
3.2.4 基于链路桥接的GNSS时间比对系统时延确定方法
3.3 GNSS时差监测试验
3.3.1 时差监测接收机Galileo信号时延测定
3.3.2 时差监测接收机GLONASS信号时延测定
3.3.3 GNSS时差监测结果分析与比较
第4章 GNSS时间偏差序列的噪声特性分析
4.1 原子钟钟差噪声特性
4.1.1 原子钟信号基本理论
4.1.2 噪声引入不确定度的估计
4.2 GNSS时差序列的噪声特性分析
4.2.1 BDT相对于GPST的噪声分析
4.2.2 BDT相对于GST的噪声分析
4.2.3 BDT相当于GLNT的噪声分析
4.3 GNSS时差序列的噪声消减算法
4.3.1 Vondrak交叉证认法
4.3.2 正反向组合Kalman滤波算法
4.4 GNSS时差序列的预报方法
4.4.1 二次多项式模型预报算法
4.4.2 ARMA预报算法
第5章 时间互操作参数的确定方法
5.1 系统时间偏差直接播发方法(GGTO)
5.2 基于参考时间的GNSS时间偏差参数确定方法(xGTO)
5.2.1 GNSS平均时间的参数确定方法
5.2.2 通过GNSST-UTC参数进行时间互操作
5.3 多GNSS综合纸面时的参数确定方法(MGET)
5.3.1 MGET基本概念
5.3.2 MGET综合生成基本原理
5.3.3 基于噪声系数取权GNSS综合纸面时生成方法
5.3.4 基于稳定度取权的GNSS综合纸面时生成方法
5.4 时间互操作参数的播发
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文的创新点和主要结论
6.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]北斗三号系统进展及性能预测——试验验证数据分析[J]. 杨元喜,许扬胤,李金龙,杨诚. 中国科学:地球科学. 2018(05)
[2]改进的多项式+周期项模型的卫星钟差预报[J]. 廖建发,张艳兵. 全球定位系统. 2018(01)
[3]BDS星载原子钟周期项特性及预报研究[J]. 马卓希,杨力,贾小林. 大地测量与地球动力学. 2017(03)
[4]GNSS互操作若干问题[J]. 杨元喜,陆明泉,韩春好. 测绘学报. 2016(03)
[5]NTSC守时氢钟性能分析[J]. 宋会杰,董绍武,王正明,屈俐俐,景月娟,李玮. 天文学报. 2015(06)
[6]Vondrak平滑因子最佳确定方法及在时间比对数据中的应用[J]. 赵书红,广伟,袁海波,屈俐俐,尹东山. 时间频率学报. 2015(01)
[7]灰色模型与二次多项式模型组合的GNSS时差预测[J]. 张继海,袁海波,董绍武,殷龙龙. 时间频率学报. 2014(04)
[8]利用高精度PPS测量进行GPS-GLONASS时差监测[J]. 张清华,隋立芬,贾小林,田亮,朱永兴. 武汉大学学报(信息科学版). 2014(11)
[9]北斗导航系统卫星原子钟性能评估[J]. 王天,王璐. 测绘通报. 2013(S1)
[10]区域卫星导航系统硬件延迟解算[J]. 吴晓莉,平劲松,刘利,邢楠. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(10)
博士论文
[1]卫星导航系统互操作算法研究[D]. 韩涛.中国科学院研究生院(国家授时中心) 2016
[2]卫星导航中的时间参数及其测试方法[D]. 朱峰.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2015
[3]GNSS星载原子钟质量评价及精密钟差算法研究[D]. 黄观文.长安大学 2012
[4]导航卫星原子钟时频特性分析理论与方法研究[D]. 郭海荣.解放军信息工程大学 2006
[5]相对论时间比对理论与高精度时间同步技术[D]. 刘利.解放军信息工程大学 2004
硕士论文
[1]单站GPST/GLONASST实时时差监测与预报研究[D]. 李晓睿.中国科学院研究生院（国家授时中心） 2013
本文编号：3184173
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