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三频数据组合在周跳探测与修复中的应用

作　者: 赵亮
导　师: 徐爱功
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 周跳探测与修复三频组合消几何距离组合相位减伪距组合电离层残差
分类号: P228.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 16次
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内容摘要

现代化后的美国GPS，俄罗斯的GLONASS、中国的COMPASS以及欧洲的Galileo等全球卫星导航系统均设计采用多个频率，多频信号可以形成更多具有优良特性的数据组合，为载波相位的周跳探测提供了更多选择。本文在单频和双频周跳探测与修复方法研究的基础之上，基于三频数据能形成长波长、消电离层/弱电离层、低噪声等优良特性的组合，对GNSS现代化后的三频周跳探测与修复提出了两种新的方法：选取两组相位无几何距离组合(-1,-1,2)和(-1,4,-3),在200周内可以探测出除敏感周跳外的所有周跳，但探测出的组合周跳值不能固定为整数，也无法进行基础载波上的周跳值分离，用一个三阶多项式拟合L1、L2和L5的频间单差值，这四组方程按照间接平差原理，可以探测出各个频率上大于或等于1周的周跳，这种方法适用于高采样率下的周跳探测；基于相位减伪距组合周跳探测的原理，提出了一种三频组合周跳检测量的优选方法，并利用该方法在不同伪距测量噪声情况下，选取3个最优的线性无关相位组合，组合检验量可以准确探测出各个频率上大于或等于1周的周跳。对IGS网站L5NetR8Test测试站的三频原始观测数据进行周跳探测，采样间隔为15s，未发现周跳，分别加入模拟的大周跳、小周跳和不敏感周跳或特殊周跳，两种方法均正确探测出了模拟周跳。相位无几何距离组合最多形成两组线性无关的组合，由于15s采样间隔多项式拟合频间单差误差最大可达0.6周，可能会引起取整错误。三频相位减伪距组合的周跳估值标准差为0.2周左右，即使在伪距测量噪声为3m的情况下，仍然能以95.5%的概率对组合周跳取整成功。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1. 绪论  11-17
  1.1 引言  11
  1.2 研究背景  11-14
    1.2.1 GPS 现代化  11
    1.2.2 GLONASS 系统恢复  11-12
    1.2.3 建设中的中国 COMPASS 系统  12-13
    1.2.4 建设中的欧洲 Galileo 系统  13-14
  1.3 国内外研究现状  14-15
  1.4 研究内容  15-17
2. GPS 数据预处理理论基础  17-27
  2.1 GPS 基本观测量  17
    2.1.1 伪距  17
    2.1.2 载波相位  17
  2.2 GPS 定位中的误差来源  17-22
    2.2.1 与卫星有关的误差  17-19
    2.2.2 与接收机有关的误差  19-20
    2.2.3 与信号传播路径有关的误差  20-22
  2.3 观测方程  22-24
  2.4 双频线性组合  24-27
3 GPS 单、双频周跳探测与修复方法研究  27-47
  3.1 高次差法  27-30
    3.1.1 高次差法的原理  27-29
    3.1.2 高次差法的算例分析  29-30
    3.1.3 高次差法的适用范围  30
  3.2 多项式拟合法  30-35
    3.2.1 多项式拟合法原理  30-31
    3.2.2 多项式拟合法的算例分析  31-35
    3.2.3 多项式拟合法的适用范围  35
  3.3 双频单 P 码组合法  35-40
    3.3.1 双频单 P 码组合原理  35-38
    3.3.2 算例分析  38-40
    3.3.3 适用范围  40
  3.4 电离层残差法  40-42
  3.5 电离层残差法结合相位减伪距法  42-47
    3.5.1 电离层残差法和相位减伪距法探测周跳的原理  42-43
    3.5.2 实例分析  43-46
    3.5.3 适用范围  46-47
4 多频数据组合理论  47-55
  4.1 多频载波相位组合原理  47-48
  4.2 组合观测值的误差分析  48-50
    4.2.1 电离层折射延迟误差分析  48-49
    4.2.2 对流层折射延迟误差/轨道误差/钟误差分析  49
    4.2.3 观测噪声分析  49
    4.2.4 多路径误差分析  49-50
  4.3 组合观测值的筛选  50-55
    4.3.1 长波长组合观测值  51-52
    4.3.2 弱电离层组合观测值  52-53
    4.3.3 低噪声组合观测值  53-55
5 三频周跳探测方法  55-70
  5.1 相位无几何距离组合结合频间单差  55-61
    5.1.1 相位无几何距离组合结合频间单差基本原理  55-58
    5.1.2 实例分析  58-61
    5.1.3 适用范围  61
  5.2 伪距减相位组合  61-69
    5.2.1 伪距减相位组合原理  62-63
    5.2.2 三频伪距相位组合周跳检测量的优选  63-65
    5.2.3 实例分析  65-68
    5.2.4 适用范围  68-69
  5.3 两种三频周跳探测方法比较  69-70
6 结论与展望  70-72
  6.1 结论  70-71
  6.2 展望  71-72
参考文献  72-75
作者简历  75-77
学位论文数据集  77-78

三频数据组合在周跳探测与修复中的应用

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