GNSS三频精密定位模糊度解算方法研究

发布时间：2017-06-16 23:08

  本文关键词：GNSS三频精密定位模糊度解算方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：整周模糊度解算一直是高精度GNSS定位解算的关键问题和技术难点,而GNSS三频观测数据有助于实现模糊度的快速准确解算。本文针对GNSS三频精密定位模糊度解算方法进行研究,基于实测BDS三频数据,围绕GNSS三频组合观测理论和模糊度解算方法开展了研究,以进一步提高模糊度的快速解算,改进和提高GNSS导航定位精度和可靠性。论文主要内容和结论如下:1、研究了GNSS三频组合观测值理论及组合观测量特性和误差特性,分析讨论了GPS和BDS系统的超宽巷、宽巷及窄巷组合特性,以及波长、巷数、电离层数、噪声水平之间的关系。并针对短基线和长基线解算精度的主要影响因素,分别选取了GPS和BDS系统易于固定模糊度的最优线性组合。2、为研究基于模糊度域的GNSS模糊度解算方法对于BDS和GPS三频观测数据模糊度解算的有效性,文中采用LAMBDA算法、Rounding算法和Bootstrapping算法,分别以北斗C01卫星为参考星和以高度角最大卫星为参考星两种方案处理BDS零基线和超短基线实测数据,以高度角最大卫星为参考星对GPS零基线和超短基线进行相同条件下的处理,并与TBC软件处理所得基线ENU方向增量结果进行比较分析。结果表明,BDS卫星良好的空间几何分布和不少于8颗的可视卫星数目,使其在两种方案下均能实现单历元模糊度和基线的有效解算,而由于GPS可视卫星数目相对较少导致基线单历元解算结果较差。3、采用易于固定模糊度的超宽巷组合代替原有TCAR法的宽巷组合,形成EWL+EWL+NL组合解算模式,对基于测量域的GNSS三频模糊度解算TCAR法进行了研究分析。分别对GF_TCAR法、GB_TCAR法、GIF_TCAR法和改进的综合TCAR法的最优组合及其模糊度浮点解精度进行分析研究,并采用实测BDS零基线、短基线、长基线和超长基线数据进行模糊度解算。结果表明:GF_TCAR法和GB_TCAR法对短基线乃至长基线的解算性能差别甚微,改进的综合TCAR法对模糊度解算有一定的改善作用,其中,对短基线窄巷组合模糊度的改善效果较明显,而GIF_TCAR法放大了组合观测噪声,使其对短基线和零基线解算效果较差,但对长基线和超长基线模糊度解算相对更优。4、基于LAMBDA算法进行BDS双频原始频点模糊度解算,同四种TCAR算法原始频点模糊度进行比较分析,结果表明,TCAR算法原始频点模糊度只与组合模糊度值及其系数有关,解算简单,计算量小;而LAMBDA算法解算包括降相关和搜索过程,计算量较大。就解算结果而言,GIF_TCAR法零基线和短基线结果相对较差,其余TCAR法同LAMBDA算法基本一致。
【关键词】：GNSS BDS 组合观测值 三频模糊度解算 单历元 LAMBDA GF_TCAR GB_TCAR GIF_TCAR 改进的综合TCAR
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P228.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 GNSS发展现状介绍11-13
• 1.2.1 GPS现代化11
• 1.2.2 GLONASS现代化11-12
• 1.2.3 Galileo发展建设12
• 1.2.4 BDS建设发展12-13
• 1.3 GNSS三频组合观测值理论研究现状13-14
• 1.4 GNSS模糊度解算研究现状14-17
• 1.4.1 基于坐标域的模糊度解算方法14
• 1.4.2 基于模糊度域的模糊度解算方法14-15
• 1.4.3 基于测量域的模糊度解算方法15-17
• 1.5 研究内容17-18
• 第二章 GNSS时空基准及误差源分析18-28
• 2.1 时间系统18-19
• 2.2 坐标系统19-21
• 2.3 伪距相位观测模型21-22
• 2.4 GNSS相对定位误差源22-27
• 2.4.1 与卫星有关的误差源22-24
• 2.4.2 与信号传播有关的误差源24-25
• 2.4.3 与接收机有关的误差源25-26
• 2.4.4 其他误差源26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 GNSS三频组合观测值理论28-42
• 3.1 三频载波相位组合观测值28-30
• 3.2 三频组合观测量特性分析30-32
• 3.2.1 频率和波长特性30-32
• 3.2.2 电离层延迟特性32
• 3.3 组合观测量误差分析32-34
• 3.3.1 电离层延迟误差分析32-33
• 3.3.2 对流层延迟误差分析33
• 3.3.3 观测噪声分析33-34
• 3.4 GPS/BDS三频组合观测值34-40
• 3.4.1 GPS超宽巷(宽巷)组合34-35
• 3.4.2 BDS超宽巷(宽巷)组合35
• 3.4.3 GPS窄巷组合35-36
• 3.4.4 BDS窄巷组合36-40
• 3.5 三频最优组合选取40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 基于模糊度域的GNSS三频模糊度解算方法42-58
• 4.1 模糊度解算基本理论42-45
• 4.2 整数估计方法45-46
• 4.2.1 Integer Least-Squares方法45
• 4.2.2 Integer Rounding方法45
• 4.2.3 Integer Bootstrapping方法45-46
• 4.3 实验与分析46-56
• 4.3.1 数据来源及处理方案46-47
• 4.3.2 零基线实验及结果分析47-51
• 4.3.3 超短基线实验及结果分析51-54
• 4.3.4 GPS实验及结果分析54-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 基于测量域的GNSS三频模糊度解算方法58-82
• 5.1 基于Geometry-free模型的TCAR法58-64
• 5.1.1 Geometry-free模型58-62
• 5.1.2 算例分析62-64
• 5.2 基于Geometry-based模型的TCAR法64-69
• 5.2.1 Geometry-based模型64-68
• 5.2.2 算例分析68-69
• 5.3 改进的综合TCAR法69-73
• 5.3.1 综合TCAR算法模型69-71
• 5.3.2 算例分析71-73
• 5.4 基于Geo-Iono-free模型的TCAR法73-80
• 5.4.1 Geo-Iono-free模型73-77
• 5.4.2 算例分析77-80
• 5.5 本章小结80-82
• 总结与展望82-85
• 总结82-83
• 展望83-85
• 参考文献85-89
• 攻读学位期间取得的研究成果89-90
• 致谢90

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