BDS载波相位多路径误差处理方法研究

论文摘要

GNSS高精度定位中会受到一系列误差的影响,多路径误差就是其中重要的一项。短基线情况下,基线两端测站上空的电离层延迟误差、对流层延迟误差具有强相关性,差分技术可以消除接收机钟差和卫星钟差的影响,同时电离层延迟误差、对流层延迟误差也得到极大的削弱,但是,由于同一基线两端测站周围环境不同,多路径误差又与周围环境密切相关,因此,相对定位技术很难消除多路径误差的影响。我国的北斗导航卫星系统(BDS)已经具备有全球定位服务能力,高精度BDS定位是必然的研究趋势。因此,本文针对BDS载波相位观测中的多路径误差处理进行了研究,主要内容如下:(1)分析了载波相位观测多路径误差产生的原因,并推导了在反射面为水平面和竖直面时的多路径误差函数模型,重点介绍了载波相位多路径误差幅值大小、时空环境特性,并通过实验讨论了反射系数、距离等如何影响其大小。(2)从方位重复周期和轨道重复周期两个角度研究了 BDS卫星重复周期;对GEO卫星的单差观测值进行分析,验证了其具有周期性特点;从单差观测域提取多路径误差序列,即单差残差,并采用不同的权策略进行单差残差解算,实验表明单差残差对不同的权策略不敏感;采用最大相关系数法验证了卫星多路径误差周期性重复特点,其中BDS GEO/IGSO卫星多路径误差重复周期约为一天,第二天的多路径误差相对于第一天的多路径误差有一个236 s左右的提前量,MEO卫星多路径误差重复周期约为7天,同样会以一个提前量重复,其值在1700 s左右,不同卫星多路径误差重复周期提前量值与卫星轨道重复周期提前量值会存在几秒到数十秒的差异。(3)提出了结合Vondrak滤波和恒星日滤波修正算法的北斗载波相位观测值域多路径误差改正方法,并将其与结合小波滤波和恒星日滤波修正算法的观测值域多路径误差改正方法对比。实验结果表明小波和Vondrak滤波方法均能有效过滤随机噪声,提取出准确的重复性多路径误差模型,恒星日滤波修正算法应用于BDS单差观测值域改正多路径误差后,定位精度得到明显的改善,采用Vondrak滤波建模方法要略优于小波方法。

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ABSTRACT

第一章绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 BDS发展现状

1.2.2 多路径误差研究现状

1.3 研究内容和目的

1.4 论文结构安排

第二章多路径误差原理及特性

2.1 多路径误差原理

2.1.1 伪距中的多路径误差

2.1.2 载波相位中的多路径误差

2.2 多路径误差一般特性及其影响因素分析

2.2.1 时空环境特性

2.2.2 周期性波动特性

2.2.3 反射系数对多路径误差大小的影响

2.2.4 距离对多路径误差大小的影响

2.3 本章小节

第三章 BDS载波相位多路径误差周期性分析

3.1 BDS介绍

3.1.1 星座系统

3.1.2 坐标系统

3.1.3 时间系统

3.1.4 信号结构及观测值类型

3.2 BDS卫星重复周期

3.2.1 方位重复周期

3.2.2 轨道重复周期

3.3 差分观测值模型

3.3.1 单差模型

3.3.2 双差模型

3.4 BDS载波相位观测值的周期性分析

3.5 单差残差的提取

3.5.1 单差残差解算数学模型

3.5.2 不同权策略下单差残差解算结果的差异

3.6 BDS载波相位多路径误差的重复性

3.7 本章小结

第四章随机噪声处理及多路径误差改正

4.1 单差残差随机噪声处理

4.1.1 小波阈值去噪

4.1.2 Vondrak滤波

4.1.3 去噪效果评价

4.2 多路径误差改正

4.2.1 恒星日滤波

4.2.2 实例分析

4.3 本章小结

总结与展望

总结

展望

参考文献

致谢

附录A 硕士期间取得的主要成果

附录B 硕士期间的参研项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 周韬

导师: 邓兴升

关键词: 卫星重复周期,单差残差,小波,滤波,恒星日滤波,多路径误差改正

来源: 长沙理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,电信技术

单位: 长沙理工大学

分类号: P228.4;TN967.1

DOI: 10.26985/d.cnki.gcsjc.2019.000076

总页数: 90

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