GNSS卫星钟时频特性及预报算法研究
发布时间：2022-01-10 12:55
随着BDS卫星的全球化组网,届时多频多模的全球卫星导航系统（GNSS）将正式建成并提供服务。更多的卫星所装配的新型原子钟将成为BDS卫星全球高精度导航定位与授时（PNT）服务的星上时频基准,而复杂多变的外界环境、轨道周期和卫星钟物理硬件特性变化均会导致原子钟的性能出现波动,影响实时的PNT服务精度。鉴于此,本文通过长期的GNSS卫星钟特性评估与质量评价,获取每颗卫星钟的时频特性与时变规律,进而为构建卫星钟的实时监测、钟差预报与性能补偿等提供理论与分类模型依据,旨在解决GNSS星载原子钟特性后知后觉、高精度的原子钟钟差预报不稳定问题,从而提高GNSS设备PNT服务的精度和可靠性,主要内容包括:（1）总结了星载原子钟特性评估及钟差预报的基本模型,主要介绍了用于特性评估的多项式数学函数模型以及最为常用的钟差预报函数模型,参数估计模型主要介绍了序贯最小二乘和卡尔曼滤波模型。（2）针对BDS-2卫星、BDS-3试验型新卫星、Galileo卫星和GLONASS卫星原子钟,通过采集长期的精密钟差数据,对相位、频率、频漂、拟合残差指标统计分析,综合评估了GNSS在轨卫星原子钟的时频特性与服务质量,对比...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 GNSS卫星钟特性评估
1.2.2 GNSS卫星钟差预报
1.2.3 GNSS实时定位
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要创新及研究意义
第二章 GNSS星载原子钟特性分析及钟差预报理论
2.1 引言
2.2 数据预处理
2.3 卫星钟特性评估模型
2.3.1 相位、频率、频漂数据
2.3.2 稳定度评估模型
2.4 卫星钟差预报模型
2.4.1 多项式模型
2.4.2 谱分析模型
2.4.3 灰色模型
2.4.4 神经网络模型
2.4.5 径向基函数
2.4.6 ARIMA模型
2.5 钟差参数估计方法
2.5.1 序贯最小二乘
2.5.2 Kalman滤波
2.6 本章小结
第三章 GNSS在轨卫星钟特性分析
3.1 GNSS在轨卫星钟数据预处理
3.2 BDS-2星载原子钟在轨特性分析
3.2.1 引言
3.2.2 钟差数据采集
3.2.3 BDS-2卫星钟特性分析
3.2.4 BDS-2卫星钟在轨切换分析
3.2.5 BDS-2卫星钟稳定度特性分析
3.2.6 结论与建议
3.3 BDS-3星载原子钟在轨特性分析
3.3.1 引言
3.3.2 钟差数据采集
3.3.3 BDS-3新卫星特性分析
3.3.4 BDS-3新卫星稳定度特性分析
3.3.5 结论与建议
3.4 GALILEO星载原子钟在轨特性分析
3.4.1 引言
3.4.2 钟差数据采集
3.4.3 Galileo卫星钟特性分析
3.4.4 卫星钟稳定度分析
3.4.5 结论与建议
3.5 GLONASS星载原子钟在轨特性分析
3.5.1 引言
3.5.2 钟差数据采集
3.5.3 GLONASS卫星钟特性评估
3.5.4 卫星钟稳定度特性分析
3.5.5 结论与建议
3.6 本章小结
第四章 附加神经网络修正的BDS超快速钟差预报模型
4.1 BDS卫星轨道钟差现状
4.2 基本预报模型建立
4.2.1 数据预处理
4.2.2 周期项模型
4.2.3 自适应时间权函数
4.2.4 起点偏差改正
4.3 改进的预报模型
4.3.1 周期修正及分类补偿模型
4.3.2 BP神经网络修正非线性残差
4.4 算例验证
4.4.1 精度评估
4.4.2 预报精度分析
4.4.3 实时精单点定位精度分析
4.5 本章小结
第五章 附加实时钟差预报模型的钟跳补偿方法
5.1 接收机钟跳及其分类
5.2 钟跳的识别与修复
5.2.1 二次多项式预报模型
5.2.2 数据质量控制
5.2.3 钟跳探测
5.2.4 钟跳修复
5.3 算例分析
5.4 本章小结
第六章 一种北斗二代广域差分精密定位算法及性能验证
6.1 实时产品修正模型与算法
6.1.1 钟差修正
6.1.2 轨道修正
6.1.3 电离层格网
6.2 基于差分信息的实时单双频精密单点定位
6.2.1 双频模型
6.2.2 单频模型
6.2.3 实时PPP解算流程
6.3 算例分析
6.3.1 实时增强信息精度评估
6.3.2 实时单双频增强定位精度评估
6.4 本章小结
结论与展望
结论
研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]附加周期和神经网络补偿的实时钟差预报模型[J]. 黄观文,崔博斌,张勤,付文举,李平力,蔺玉亭. 宇航学报. 2018(01)
[2]北斗系统创新发展与前景预测[J]. 谭述森. 测绘学报. 2017(10)
[3]微PNT与综合PNT[J]. 杨元喜,李晓燕. 测绘学报. 2017(10)
[4]我国毫米级框架实现与维持发展现状和趋势[J]. 程鹏飞,成英燕. 测绘学报. 2017(10)
[5]北斗区域卫星导航系统定位性能的纬度效应[J]. 景一帆,杨元喜,曾安敏,明锋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[6]BDS星载原子钟频率稳定性分析[J]. 王宁,王宇谱,李林阳,翟树峰,吕志平. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[7]北斗首颗备份卫星性能初步分析[J]. 刘萧,赵鹤,赵龙. 中国空间科学技术. 2017(06)
[8]北斗星基增强系统性能提升初步评估[J]. 陈俊平,胡一帆,张益泽,周建华. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[9]北斗在轨卫星钟中长期钟差特性分析[J]. 黄观文,余航,郭海荣,张菊清,付文举,田婕. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(07)
[10]综合伪距相位观测的北斗导航系统广域差分模型[J]. 陈俊平,杨赛男,周建华,曹月玲,张益泽,巩秀强,王君刚. 测绘学报. 2017(05)
博士论文
[1]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
[2]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
硕士论文
[1]GNSS在轨卫星钟特性分析及钟差预报研究[D]. 付文举.长安大学 2014
本文编号：3580754
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：115 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 研究现状
1.2.1 GNSS卫星钟特性评估
1.2.2 GNSS卫星钟差预报
1.2.3 GNSS实时定位
1.3 本文主要研究内容
1.4 本文主要创新及研究意义
第二章 GNSS星载原子钟特性分析及钟差预报理论
2.1 引言
2.2 数据预处理
2.3 卫星钟特性评估模型
2.3.1 相位、频率、频漂数据
2.3.2 稳定度评估模型
2.4 卫星钟差预报模型
2.4.1 多项式模型
2.4.2 谱分析模型
2.4.3 灰色模型
2.4.4 神经网络模型
2.4.5 径向基函数
2.4.6 ARIMA模型
2.5 钟差参数估计方法
2.5.1 序贯最小二乘
2.5.2 Kalman滤波
2.6 本章小结
第三章 GNSS在轨卫星钟特性分析
3.1 GNSS在轨卫星钟数据预处理
3.2 BDS-2星载原子钟在轨特性分析
3.2.1 引言
3.2.2 钟差数据采集
3.2.3 BDS-2卫星钟特性分析
3.2.4 BDS-2卫星钟在轨切换分析
3.2.5 BDS-2卫星钟稳定度特性分析
3.2.6 结论与建议
3.3 BDS-3星载原子钟在轨特性分析
3.3.1 引言
3.3.2 钟差数据采集
3.3.3 BDS-3新卫星特性分析
3.3.4 BDS-3新卫星稳定度特性分析
3.3.5 结论与建议
3.4 GALILEO星载原子钟在轨特性分析
3.4.1 引言
3.4.2 钟差数据采集
3.4.3 Galileo卫星钟特性分析
3.4.4 卫星钟稳定度分析
3.4.5 结论与建议
3.5 GLONASS星载原子钟在轨特性分析
3.5.1 引言
3.5.2 钟差数据采集
3.5.3 GLONASS卫星钟特性评估
3.5.4 卫星钟稳定度特性分析
3.5.5 结论与建议
3.6 本章小结
第四章 附加神经网络修正的BDS超快速钟差预报模型
4.1 BDS卫星轨道钟差现状
4.2 基本预报模型建立
4.2.1 数据预处理
4.2.2 周期项模型
4.2.3 自适应时间权函数
4.2.4 起点偏差改正
4.3 改进的预报模型
4.3.1 周期修正及分类补偿模型
4.3.2 BP神经网络修正非线性残差
4.4 算例验证
4.4.1 精度评估
4.4.2 预报精度分析
4.4.3 实时精单点定位精度分析
4.5 本章小结
第五章 附加实时钟差预报模型的钟跳补偿方法
5.1 接收机钟跳及其分类
5.2 钟跳的识别与修复
5.2.1 二次多项式预报模型
5.2.2 数据质量控制
5.2.3 钟跳探测
5.2.4 钟跳修复
5.3 算例分析
5.4 本章小结
第六章 一种北斗二代广域差分精密定位算法及性能验证
6.1 实时产品修正模型与算法
6.1.1 钟差修正
6.1.2 轨道修正
6.1.3 电离层格网
6.2 基于差分信息的实时单双频精密单点定位
6.2.1 双频模型
6.2.2 单频模型
6.2.3 实时PPP解算流程
6.3 算例分析
6.3.1 实时增强信息精度评估
6.3.2 实时单双频增强定位精度评估
6.4 本章小结
结论与展望
结论
研究展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]附加周期和神经网络补偿的实时钟差预报模型[J]. 黄观文,崔博斌,张勤,付文举,李平力,蔺玉亭. 宇航学报. 2018(01)
[2]北斗系统创新发展与前景预测[J]. 谭述森. 测绘学报. 2017(10)
[3]微PNT与综合PNT[J]. 杨元喜,李晓燕. 测绘学报. 2017(10)
[4]我国毫米级框架实现与维持发展现状和趋势[J]. 程鹏飞,成英燕. 测绘学报. 2017(10)
[5]北斗区域卫星导航系统定位性能的纬度效应[J]. 景一帆,杨元喜,曾安敏,明锋. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[6]BDS星载原子钟频率稳定性分析[J]. 王宁,王宇谱,李林阳,翟树峰,吕志平. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(09)
[7]北斗首颗备份卫星性能初步分析[J]. 刘萧,赵鹤,赵龙. 中国空间科学技术. 2017(06)
[8]北斗星基增强系统性能提升初步评估[J]. 陈俊平,胡一帆,张益泽,周建华. 同济大学学报(自然科学版). 2017(07)
[9]北斗在轨卫星钟中长期钟差特性分析[J]. 黄观文,余航,郭海荣,张菊清,付文举,田婕. 武汉大学学报(信息科学版). 2017(07)
[10]综合伪距相位观测的北斗导航系统广域差分模型[J]. 陈俊平,杨赛男,周建华,曹月玲,张益泽,巩秀强,王君刚. 测绘学报. 2017(05)
博士论文
[1]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
[2]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
硕士论文
[1]GNSS在轨卫星钟特性分析及钟差预报研究[D]. 付文举.长安大学 2014
本文编号：3580754
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