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多模GNSS精密单点定位技术研究

2020-12-02阅读(603)

多模GNSS精密单点定位技术研究

论文摘要

目前,四大全球导航卫星系统(GPS、GLONASS、BDS、Galileo)并存发展的局面已经形成,精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)技术集成了标准单点定位和相对定位的优点,因而多模GNSS精密单点定位日益成为国内外研究热点。本文对多模GNSS精密单点定位理论、关键技术及应用展开了研究,论文主要研究内容和结果如下:(1)概述了 GNSS时空参考框架的转化及统一;详细分析了多模GNSS精密单点定位涉及的误差源及其改正策略;系统研究了多模GNSS精密单点定位的函数模型和随机模型。(2)研究了多模GNSSPPP数据预处理问题;评估了 GFZ、CODE和武汉大学提供的精密轨道、钟差产品的一致性,结果表明:三家分析中心提供的GPS、GLONASS、Galileo卫星轨道有较好的一致性,轨道3D误差基本维持在15cm内,BDS MEO次之,维持在25cm内;三家分析中心提供的GPS、Galileo卫星钟差有较好的一致性,其钟差二次差互差序列分别优于2ns和0.5ns。(3)研究了扩展卡尔曼滤波模型,并对滤波递推过程和滤波初值的确定进行了说明;基于GFZ提供的精密轨道、钟差产品比较了 GNSS PPP ISB四种随机模型(时间常数、分段常数、随机游走过程、白噪声过程)的定位结果,结果表明:利用随机游走或白噪声过程来估计ISB的定位结果优于常数估计;同时,对GLONASS伪距IFB不同方案的定位结果进行了对比,结果表明:每颗GLONASS卫星估计一个伪距IFB参数可明显提高组合PPP收敛时间,但对PPP单天解精度改善不显著,在10%以内。(4)从卫星可用性、收敛时间、定位精度方面对不同卫星导航系统组合在静态、静态模拟动态PPP性能进行了分析。结果表明:多系统组合后可见卫星数增多,收敛速度提升,GRCE组合静态PPP30min就能得到可靠解;GRCE组合动态PPP在30度高度角时仍能保持卫星可见数目在10颗以上,能完成高精度定位,而单GPS动态PPP不能实现连续定位。(5)考虑到PPP定位解与精密星历所在框架有关,笔者从ITRF2008、ITRF2014两方面对PPP技术计算CGCS2000坐标展开了研究,结果表明:对于ITRF2008框架,PPP定位解经过历元、框架转换后与真实CGCS2000坐标相比,其坐标分量差值在4cm内,而对于ITRF2014框架,其坐标分量差值在5cm内;基于PPP技术进行了时间传递的应用研究,结果表明:单GPS PPP可以达到亚纳秒级时间传递精度,组合PPP较单GPS PPP时间传递精度有细微提高,在10%以内,当单GPS系统视场卫星较少时,可以多系统融合提高时间传递精度。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景及其意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 精密单点定位技术研究现状
  •     1.2.2 多模GNSS融合PPP研究现状
  •   1.3 本文研究目标和主要内容
  •     1.3.1 研究目标
  •     1.3.2 研究的主要内容
  •     1.3.3 论文章节安排
  • 2 精密单点定位理论基础与模型研究
  •   2.1 GNSS时间系统统一
  •   2.2 GNSS坐标系统统一
  •     2.2.1 国际地球参考框架及其相互转换
  •     2.2.2 GNSS坐标框架的统一
  •   2.3 精密单点定位中的误差源以及处理策略
  •     2.3.1 卫星端的误差
  •     2.3.2 接收机端的误差
  •     2.3.3 信号传播路径上的误差
  •     2.3.4 其他误差
  •   2.4 精密单点定位模型研究
  •     2.4.1 函数模型
  •     2.4.2 随机模型
  •   2.5 本章小结
  • 3 GNSS数据预处理和MGEX精密产品的评估
  •   3.1 GNSS数据预处理
  •     3.1.1 伪距粗差探测
  •     3.1.2 周跳的探测与修复
  •     3.1.3 钟跳的探测与修复
  •   3.2 MGEX精密产品质量分析
  •     3.2.1 MGEX精密产品概述
  •     3.2.2 精密轨道产品一致性分析
  •     3.2.3 精密钟差产品一致性分析
  •   3.3 本章小结
  • 4 多模GNSS精密单点定位参数估计
  •   4.1 精密单点定位的参数估计理论
  •     4.1.1 标准卡尔曼滤波模型
  •     4.1.2 扩展卡尔曼滤波模型
  •     4.1.3 滤波初值的确定
  •   4.2 多模GNSS PPPISB处理策略
  •     4.2.1 ISB与接收机类型相关性分析
  •     4.2.2 ISB的长时间序列分析
  •     4.2.3 GNSS ISB处理策略
  •   4.3 多模GNSS PPP伪距IFB处理策略
  •   4.4 本章小结
  • 5 多模GNSS精密单点定位性能分析与应用研究
  •   5.1 精度评估标准
  •   5.2 静态精密单点定位实验
  •     5.2.1 卫星可用性分析
  •     5.2.2 收敛时间分析
  •     5.2.3 定位精度分析
  •   5.3 动态精密单点定位实验
  •   5.4 基于PPP技术的CGCS2000坐标计算
  •   5.5 时间传递
  •     5.5.1 GPS PPP国际时间传递
  •     5.5.2 GNSS PPP时间传递
  •   5.6 本章小结
  • 6 结论与展望
  •   6.1 结论
  •   6.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 攻读硕士期间发表的论文

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 来凯

    导师: 陈宪冬,吴华为

    关键词: 多模,精密单点定位,定位精度,收敛时间,时间传递

    来源: 西安科技大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 自然地理学和测绘学

    单位: 西安科技大学

    分类号: P228.4

    总页数: 71

    文件大小: 10857K

    下载量: 373

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