基于非差非组合模型的大气误差提取及区域建模算法研究

发布时间：2017-06-12 20:01

  本文关键词：基于非差非组合模型的大气误差提取及区域建模算法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：准确、快速、灵活是GNSS技术发展的主要目标和特点。利用单台接收机进行快速定位是GNSS领域未来重要的机遇和挑战。针对如何利用参考站点的观测数据,为区域范围内的PPP用户提供准确的大气误差先验信息,提升PPP定位效率的问题,本文展开了以下几方面的工作：在分析常用三种精密单点定位模型的函数模型和随机模型的基础上,探讨研究了利用非差非组合模型对站点进行大气误差提取时,各种误差的处理策略及滤波器的详细设置。通过与无电离层组合模型的对比分析,得出利用非差非组合模型进行大气延迟信息提取的相对优势。提出了一种顾及高程差异的对流层延迟区域建模方法(HTIM)。该方法首先利用非差非组合精密单点定位模型对测站的天顶对流层延迟值进行提取。然后依据天顶对流层延迟的时空特性,根据对流层延迟与测站高程之间的关系,利用UNB3m经验模型将对流层延迟值进行分离,得到高程强相关分量和高程弱相关分量。分别对两个分量进行区域内插建模,得到用户站的天顶对流层延迟值。实验结果表明：在高程差异较大的区域,利用少量的稀疏参考站,HTIM模型建模中误差均在0.020m以内。提出了基于卫星穿刺点的改进线性组合模型,采用非差非组合精密单点定位模型提取得到的测站上空各个卫星斜向的电离层延迟值,首先结合IGS发布的DCB文件消除卫星硬件延迟偏差的影响,然后考虑电离层延迟薄层假设理论,利用穿刺点空间三维坐标进行区域内插。实验结果表明,无论在中低纬度还是中高纬度地区,本方法均能利用较为稀疏的参考站点进行区域建模,经过星间差分去除流动站自身接收机硬件延迟偏差和内插引入的系统偏差后,能为流动站提供与实际值偏差0.1m以内的电离层延迟先验值。提出了流动站端的基于区域建模先验信息的非组合星间差分方法。利用区域建模得到的电离层延迟值和天顶对流层延迟先验值,构建非组合星间差分卡尔曼滤波器,消除了流动站接收机硬件延迟偏差和电离层延迟内插系统偏差,从而实现流动站的PPP快速定位。对于流动站用户而言,在保证定位结果的精度的同时,大大缩短定位所需要的收敛时间。利用大气增强信息的非组合星间差分精密单位定位方法,相较于非差非组合模型,可以保证NEU三个方向的收敛到10cm以内的时间均在30分钟内,收敛时间缩短10%以上。在理论研究的基础上,将本文涉及的大气误差提取方法及大气误差建模方法融合到GNSS地面增强系统EarthNet的区域增强PPP服务及可靠性监测服务中,提升本文提出的相关算法的工程应用价值。
【关键词】：精密单点定位 非差非组合模型 电离层延迟 对流层延迟 内插建模
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 非差非组合精密单点定位技术11-12
• 1.2.2 对流层延迟提取及区域建模12-13
• 1.2.3 电离层延迟提取及区域建模13-14
• 1.3 本文的主要研究内容及安排14-16
• 第二章 非差非组合精密单点定位模型16-36
• 2.1 精密单点定位数学模型16-22
• 2.1.1 精密单点定位函数模型16-20
• 2.1.2 精密单点定位随机模型20-22
• 2.2 精密单点定位误差改正方法22-26
• 2.2.1 与卫星相关的误差22-23
• 2.2.2 与信号传播有关的误差23-25
• 2.2.3 与接收机有关的误差25-26
• 2.3 精密单点定位参数估计方法26-29
• 2.3.1 标准的卡尔曼滤波模型26-29
• 2.4 非差非组合模型优势分析29-34
• 2.4.1 定位性能29-32
• 2.4.2 大气误差提取效果32-34
• 2.5 本章小结34-36
• 第三章 顾及高程差异的对流层延迟区域建模方法36-52
• 3.1 区域对流层延迟常用的建模方法36-42
• 3.1.1 对流层延迟原理36-37
• 3.1.2 对流层延迟估计方法37-41
• 3.1.3 常用区域对流层延迟建模方法41-42
• 3.2 顾及高程差异的天顶对流层延迟区域建模方法42-46
• 3.2.1 高程与天顶对流层延迟之间关系43
• 3.2.2 参考站对流层延迟分离43-45
• 3.2.3 顾及高程差异天顶对流层延迟建模方法45-46
• 3.3 数据验证与分析46-50
• 3.3.1 高程差异剧烈区域内插实验46-47
• 3.3.2 大区域范围内插实验47-49
• 3.3.3 参考站数量对内插效果影响49-50
• 3.4 本章小结50-52
• 第四章 基于卫星穿刺点的区域电离层建模方法52-64
• 4.1 电离层延迟基本特性52-54
• 4.1.1 电离层延迟空间分布52-53
• 4.1.2 电离层对观测值的影响53-54
• 4.2 常用的电离层延迟估计方法54-57
• 4.2.1 预报模型54-55
• 4.2.2 实时模型55-56
• 4.2.3 后处理模型56-57
• 4.3 基于卫星穿刺点的区域电离层建模方法57-60
• 4.3.1 卫星穿刺点位置计算58
• 4.3.2 基于卫星穿刺点空间三维坐标的改进线性组合模型58-60
• 4.4 数据验证与分析60-63
• 4.4.1 中高纬度地区电离层建模精度分析60-61
• 4.4.2 中低纬度地区电离层建模精度分析61-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第五章 区域增强PPP算法集成及模块化设计64-72
• 5.1 基于非差非组合模型大气误差增强信息的流动站PPP定位算法64-66
• 5.2 系统模块设计66-67
• 5.3 系统测试67-70
• 5.3.1 完好性功能集成68-69
• 5.3.2 区域增强非组合PPP定位结果精度分析69-70
• 5.4 本章小结70-72
• 第六章 总结与展望72-74
• 6.1 主要工作与结论72-73
• 6.2 研究展望73-74
• 致谢74-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文与取得的学术成果80-81

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