北斗三频模糊度固定方法的研究

论文摘要

我国的北斗卫星导航系统正在从国内区域、到亚太区区域、再到全球区域覆盖“三步走”的计划稳定而坚实地推进。作为全球首个全星座播发三频信号的系统,北斗的三频观测值能够形成更多波长较长、电离层延迟弱、组合观测噪声小的最优组合观测值,有助于进行模糊度的快速搜索和准确可靠的固定,进一步提高北斗导航定位的精度。因此,本文主要研究了三频组合观测值理论,讨论和分析了几种北斗三频模糊度解算方法,主要内容和研究成果如下:(1)介绍了北斗系统的工作原理、基本观测量、伪距和载波相位基础观测方程,推导了北斗单差、双差和三差观测方程及其应用场合,然后讨论了北斗观测值的各类误差项,并且归纳了削弱和改正相关误差的常用方法。(2)研究了三频组合观测值理论,介绍了三频组合观测值的相关定义;通过整数线性变换分析组合观测值的主要误差项:电离层延迟、组合观测噪声、对流层延迟;然后讨论了北斗三频最优线性组合的选取,给出了在短基线和长基线两种场景下最优的三组线性无关的组合;再介绍了常用的线性组合方法及其应用。(3)研究了两种无几何模型下的三频模糊度固定方法:CIR法和矩阵变换法,通过实测数据验证了两种方法在短基线情况下都可以得到很好的固定效果,可以实现单历元固定;在长基线情况下,两种方法的固定效果都会受到电离层延迟和组合噪声的影响,成功率不是很高,CIR法的整体效果略好于矩阵变换法。(4)研究了基于几何模型下三频模糊度逐级固定方法,通过实测数据的验证可知:由于几何噪声的影响,即使是针对短基线,窄巷NL模糊度也不易直接固定,然后通过采用前后多历元平滑来可以得到正确的短基线窄巷模糊度。(5)研究了无几何CIR电离层延迟改正法,用实测数据得到此方法虽然消除了电离层误差的影响,保证了模糊度求解的可靠性,但是窄巷模糊度浮点解的波动却变大。分析了噪声放大的两个主要原因:一是由于在电离层延迟改正过程中放大了噪声的影响;二是该电离层改正的方法精度不够。(6)针对电离层的延迟的影响,经典的CIR难以实现长基线模糊度解算,提出了一种附有约束条件的适用于长基线的改进CIR算法,利用北斗三频数据对算法性能进行了验证。实验表明:提出的新算法能够提高长基线宽巷模糊度的固定成功率,并且能够很大程度上缩小窄巷模糊度的搜索空间,使其估值的波动能够在4周以内。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 崔鑫

导师: 熊永良

关键词: 北斗,误差改正,组合观测值,电离层延迟,三频模糊度解算

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 西南交通大学

分类号: P228.4

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.001774

总页数: 65

文件大小: 4053K

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标签：北斗论文;  误差改正论文;  组合观测值论文;  电离层延迟论文;  三频模糊度解算论文;