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GLONASS三频组合定位算法的研究与实现

作　者: 徐军
导　师: 高飞
学　校: 合肥工业大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: GLONASS三频组合定位 长波长 弱电离层 弱观测噪声 周跳探测与修复 载波模拟 基线解算
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


由于GLONASS卫星即将提供第三个频率的信息，本课题基于GPS多频组合定位原理，提出了利用GLONASS三种频率进行组合定位的方法。三频组合观测值具有长波长、弱电离层延迟、弱观测噪声的特征，在周跳的探测与修复上有明显的优势，且可以结合伪距实现整周模糊度快速固定。本课题主要从以下三个方面进行研究：1.组合系数选取。针对GLONASS现代化计划即将推出第三个频率信号，从GLONASS的载波相位观测模型出发，研究了GLONASS三种频率载波相位组合方法，以模糊度保持整数为前提，通过分析电离层延迟和观测噪声对三频组合观测值的影响，依据线性组合的长波长标准、弱电离层延迟标准、弱观测噪声标准，得出一些有益的线性组合，以提高定位精度与速度。2.组合观测值周跳的探测与修复。总结了GLONASS探测周跳的传统方法，研究了现代化后的GLONASS三个频率线性组合观测值的特征，选取三种线性无关的组合，对G3载波相位观测值进行模拟，建立三频率组合观测值结合伪距探测周跳的模型。经实例验证，该方法提高了探测GLONASS载波相位周跳的能力。3.组合观测值基线解算。在传统的GLONASS基线解算的基础上，结合组合观测值的特性，选取三组组合系数，利用伪距测量对组合观测值整周模糊度进行求解。经分析验证，此方法只需观测一个历元,便可求得组合观测值整周模糊度，从而求解出单个载波相位观测值的整周模糊度，实现了GLONASS实时高精度定位。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-11
插表清单  11-12
插图清单  12-13
第一章 绪论  13-17
  1.1 GLONASS 多频组合定位的研究意义  13
  1.2 多频组合定位研究的现状  13-15
  1.3 课题研究内容  15-17
第二章 GLONASS 系统介绍  17-29
  2.1 GLONASS 发展历程  17-18
  2.2 GLONASS 现代化  18
    2.2.1 空间段现代化  18
    2.2.2 控制段现代化  18
  2.3 载波频率  18-19
  2.4 星座分布  19
  2.5 导航电文  19-20
  2.6 卫星位置计算  20-24
    2.6.1 卫星运动的状态方程  21
    2.6.2 四阶龙格-库塔积分解算卫星位置  21-24
  2.7 GLONASS 坐标系 PZ-90 与 GPS 坐标系 WGS-84 转换  24-27
    2.7.1 转换参数求解  25-26
    2.7.2 PZ-90 大地坐标系与 WGS-84 大地坐标系之间的转换  26-27
  2.8 时间系统  27-29
    2.8.1 GLONASS 时间定义  27
    2.8.2 GLONASS 时间闰秒  27-28
    2.8.3 GLONASS 时间与 GPS 时间的关系  28-29
第三章 GLONASS 三种载波频率组合值研究  29-35
  3.1 三种频率载波线性组合形式  29
  3.2. 组合观测值误差分析  29-31
    3.2.1 对流层延迟误差  29-30
    3.2.2 电离层延迟误差  30
    3.2.3 观测噪声  30-31
    3.2.4 多路径效应误差  31
  3.3 GLONASS 三频组合值的选取  31-34
    3.3.1 长波长组合值的选取  31-32
    3.3.2 弱电离层延迟组合值的选取  32-33
    3.3.3 弱观测噪声组合值的选取  33-34
  3.4 小结  34-35
第四章 基于 GLONASS 三频组合观测值的周跳探测与修复  35-54
  4.1 周跳探测常用的几种方法  35-43
    4.1.1 高次差  35-37
    4.1.2 多项式拟合法  37-38
    4.1.3 电离层残差法  38-40
    4.1.4 卡尔曼滤波  40-43
  4.2 三频载波伪距法探测和修复周跳原理  43-46
    4.2.1 组合系数选取  43
    4.2.2 第三频率载波模拟  43-45
    4.2.3 伪距观测值模拟  45
    4.2.4 三频载波伪距法模型  45-46
  4.3. 算例验证  46-52
    4.3.1 双频伪距法探测周跳分析  46-47
    4.3.2 三频伪距法探测周跳分析  47-52
  4.4 小结  52-54
第五章 GLONASS 三频组合观测值基线解算  54-66
  5.1 载波相位观测方程  54-55
    5.1.1 GLONASS 载波相位单差方程  54-55
    5.1.2 GLONASS 载波相位双差方程  55
  5.2 GLONASS 载波相位测量模糊度传统解算方法  55-59
    5.2.1 任意频率法  56
    5.2.2 平均频率法  56-58
    5.2.3 最小公倍频率法  58-59
  5.3 利用伪距结合三频组合观测值直接求解整周模糊度  59-62
  5.4 利用三频组合观测值基线解算  62-63
    5.4.1 三频单差法求解基线  62
    5.4.2 三频最小公倍频率法  62-63
  5.5 误差分析  63-66
    5.5.1 卫星有关的误差  63-64
    5.5.2 信号传播误差  64-65
    5.5.3 与接收机有关的误差  65-66
第六章 结论与展望  66-68
  6.1 结论  66
  6.2 展望  66-68
附录  68-86
参考文献  86-89
攻读硕士学位期间发表的论文  89-90

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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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