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GPS载波相位时间频率传递研究

作　者: 李滚
导　师: 胡永辉；沈凯先
学　校: 中国科学院研究生院（国家授时中心）
专　业: 天体测量与天体力学
关键词: 天体测量学 时间频率 时间频率传递 GPS GPS载波相位 周跳检测 整周模糊度 卫星双向时间频率传递 电离层残差 固体潮
分类号: P228.4
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 888次
引　用: 8次
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内容摘要


论文的主要目标是研究基于Ashtech Z12T的GPS载波相位时间频率传递(以下简称GPSCPTT)。论文通过研究GPSCPTT基本原理、Ashtech接收机的校准及其他误差改正、周跳检测与修复、整周模糊度解算方法等关键技术,初步实现了UTC(k)-UTC(j)之间的GPSCPTT,开发了GPSCPTT时间传递计算软件。论文主要内容包括:研究了GPSCPTT的基本原理;利用Matlab Simulink仿真了GPS接收机中载波相位测量的方法和原理,利用实测数据实现了载波相位测量。为了提高GPSCPTT的精度,对对流层等几种误差改正提出新的方法。主要包括:IGS观测数据应用于对流层改正;双频P码和双频载波测量电离层实测改正的精度比较,认为在τ< 5 ~ 6d时,双频载波实测改正精度更高;固体潮对天线坐标的影响改正;IGS精密星历和钟产品数据在GPSCPTT中的应用;Ashtech Z12T接收机的校准。研究了多项式拟合和双频电离层残差组合法的周跳解算方法在GPSCPTT中的应用,该方法能够检测到0.5周的周跳;同时讨论了一种基于小波变换的周跳检测与修复方法。对经典的LAMBDA(the Least-Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)方法方作了改进,经典的LAMBDA方法能同时解算接收机坐标和整周模糊度,改进后的方法只解算整周模糊度,因此提高了解算的速度;另外研究了利用双频P码伪距约束条件来解算GPSCPTT中的整周模糊度。分别利用数据交迭方法和连续滤波方法消除了GPS时间传递中的不连续现象。NTSC-NICT之间的GPSCPTT实验表明,比对结果在取τ< 5d时,其TDEV和MDEV较GPSCV和GPS P3都有明显的提高。开发了GPSCPTT数据处理软件,利用该软件对NTSC、USNO、PTB等实验室的观测数据进行了处理,结果和参考文献中的处理结果接近,证实了该软件设计正确。和IGS的处理结果相比,GPSCPTT时间稳定度优于0.1ns/d。最后,研究了GPSCP平滑码伪距测量,平滑方法缩短了码测量的数据采样率,提高了时间传递的短期稳定度。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-13
第一章 引言  13-21
  1.1 研究背景  13-17
  1.2 研究目的和意义  17
  1.3 GPSCPTT 研究进展  17-19
  1.4 主要成果及内容安排  19-21
第二章 时间频率传递及GPSCPTT 原理  21-45
  2.1 GPS 简介  21-23
  2.2 GPST 与TAI 和UTC 时间尺度  23-27
  2.3 几种时间传递方法  27-36
    2.3.1 TWSTFT 时间传递  30-31
    2.3.2 GPS 时间传递  31-35
    2.3.3 激光时间传递  35
    2.3.4 光纤时间传递  35-36
  2.3 数据格式说明  36-38
  2.4 GPSCP 测量原理  38-44
  2.5 本章小节  44-45
第三章 GPS 载波相位测量仿真研究  45-62
  3.1 GPS 载波相位测量的仿真  45-53
  3.2 码测量分析及仿真结果  53-58
  3.3 载波相位测量  58-61
  3.4 本章小节  61-62
第四章 GPSCPTT 误差改正研究  62-90
  4.1 IGS 精密星历改正  62-65
  4.2 固体潮改正  65-68
  4.3 相对论改正  68-69
  4.4 双频实测电离层改正  69-73
  4.5 对流层改正  73-78
  4.6 频率间偏差校准  78-79
  4.7 卫星天线相位中心改正  79-81
  4.8 多路径及其他误差  81-84
  4.9 接收机校准  84-89
  4.10 本章小节  89-90
第五章 GPS 载波相位周跳检测与修复研究  90-101
  5.1 周跳产生的主要原因  90-93
  5.2 周跳检测和修复的常用方法  93-94
  5.3 多项式拟合与双频电离层残差法组合检测周跳  94-98
  5.4 基于小波变换的周跳检测与修复  98-100
  5.5 本章小节  100-101
第六章 GPS 载波相位整周模糊度解算研究  101-110
  6.1 整周模糊度解算基本方法  101-104
  6.2 双频P 码伪距约束的整周模糊度解算  104-106
  6.3 改进的LAMBDA 方法  106-109
    6.3.1 参数最小二乘估计  106-108
    6.3.2 模糊度去相关处理及搜索空间尺寸确定  108-109
  6.4 本章小节  109-110
第七章GPS 载波相位时间频率传递  110-128
  7.1 稳定度表征方法  110-112
  7.2 GPS CP 频率传递  112-115
  7.3 GPS CP 时间传递  115-116
  7.4 GPS CP 连续时间传递  116-118
  7.5 GPSCP 平滑GPSCV  118-121
  7.6 几种传递方法的比较  121-125
  7.7 时间传递软件设计  125-127
  7.8 本章小节  127-128
第八章 结论及展望  128-131
发表的学术论文  131-132
参考文献  132-138
致谢  138-139

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 大地测量学 > 卫星大地测量与空间大地测量 > 全球定位系统（GPS）
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