21025.第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)多頻數(shù)據(jù)處理理論及應(yīng)用_第1頁(yè)
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1、武漢大學(xué)博士學(xué)位論文第二代導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)多頻數(shù)據(jù)處理理論及應(yīng)用姓名:伍岳申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:博士專(zhuān)業(yè):大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程指導(dǎo)教師:徐紹銓王澤民200504015利用多頻數(shù)據(jù)對(duì)周跳及粗差探測(cè)和修復(fù)的研究由于鐘差、大氣折射誤差的隨機(jī)變化較大,以及采樣率問(wèn)隔等因素,用非差相位觀(guān)測(cè)值序列很難探測(cè)和修復(fù)小周跳。為此,如何快速、準(zhǔn)確地修復(fù)原始觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)中的周跳和粗差是傳統(tǒng)導(dǎo)航定位中的一個(gè)難題。本文將多頻組合觀(guān)測(cè)值的一些組合特性應(yīng)用到原始觀(guān)測(cè)值周跳及粗差的探

2、測(cè)和修復(fù)中,利用模擬的數(shù)據(jù)對(duì)其進(jìn)行了研究,并對(duì)不同采樣率下各種方法探測(cè)周跳的能力進(jìn)行了大量實(shí)例驗(yàn)算。結(jié)果表明在大采樣率情況下利用多頻的某些組臺(tái)可以單歷元完全修復(fù)任何周跳;對(duì)于粗差,利用某些組合可以探測(cè)出大于02周的任何粗差,部分可以在單歷元情況下加以修復(fù)。6對(duì)多頻觀(guān)測(cè)值數(shù)據(jù)的數(shù)值模擬研究由于目前還沒(méi)有多頻觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù),為此在驗(yàn)證各種多頻求解模糊度方法之前必須對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。本文利用在實(shí)際導(dǎo)航定位觀(guān)測(cè)中偽距及載波相位觀(guān)測(cè)值所含的多種誤差(如

3、大氣折射誤差、衛(wèi)星及接收機(jī)鐘差、多路徑效應(yīng)及隨機(jī)噪聲等)在各頻率間的相關(guān)性(如電離層誤差與頻率相關(guān),對(duì)流層誤差、衛(wèi)星及接收機(jī)鐘差在各頻率間同歷元相等)和獨(dú)立性(如多路徑效應(yīng)、隨機(jī)噪聲等),對(duì)GPS現(xiàn)代化中L5非差觀(guān)測(cè)值進(jìn)行了數(shù)值模擬;通過(guò)各種觀(guān)測(cè)誤差的模型,模擬了L5雙差觀(guān)測(cè)值。通過(guò)矩陣變換法,對(duì)非差和雙差數(shù)據(jù)進(jìn)行了模糊度的解算,并與Bemese、TGO等軟件的解算結(jié)果進(jìn)行了比較,結(jié)果表明所研究的模擬方法是可靠可行的。7不同基線(xiàn)距離的多

4、頻組合觀(guān)測(cè)值快速求解整周模糊度算法研究針對(duì)傳統(tǒng)的GPS雙頻觀(guān)測(cè)值對(duì)快速解算模糊度的不足,在多頻組合觀(guān)測(cè)值理論基礎(chǔ)上,利用長(zhǎng)波長(zhǎng)組合對(duì)單歷元確定模糊度的算法進(jìn)行了理論上的推導(dǎo)及實(shí)例驗(yàn)算。本文重點(diǎn)對(duì)矩陣變換法和TCAR/MCAR方法進(jìn)行了研究。針對(duì)現(xiàn)行TCAR/MCAR方法中假設(shè)條件比較理想、所用組合觀(guān)測(cè)值較少(只涉及了常見(jiàn)的幾種頻率間兩兩組合)等缺陷,在多頻組合理論的基礎(chǔ)上,對(duì)其它組合配對(duì)的情況進(jìn)行了深入地研究;并對(duì)現(xiàn)有的TCAR/MCA

5、R方法進(jìn)行了擴(kuò)充,深入地研究了加上所有觀(guān)測(cè)誤差對(duì)模糊度解算成功率的影響,并對(duì)所研究的方法進(jìn)行了大量的算例和比較。此外,考慮到長(zhǎng)距離情況下電離層誤差是模糊度解算的主要障礙,利用多頻觀(guān)測(cè)值對(duì)電離層誤差進(jìn)行了改正嘗試。以上所有分析結(jié)果表明,對(duì)小于10krn的基線(xiàn),可單歷元確定每個(gè)頻率上的整周模糊度,達(dá)到實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位的目的;對(duì)于中等基線(xiàn),可通過(guò)一系列具有長(zhǎng)波長(zhǎng)、弱電離層、低噪聲等良好特性的組合觀(guān)測(cè)值與觀(guān)測(cè)噪聲之間的“層疊”關(guān)系柬直接解算模糊度該

6、方法無(wú)需復(fù)雜的模糊度搜索,能獲得較高的成功率;對(duì)于長(zhǎng)基線(xiàn),可以利用TCAR/MCAR方法求出一些弱電離層、長(zhǎng)波長(zhǎng)的組合觀(guān)測(cè)值,結(jié)合這些組合與無(wú)電離層組合的關(guān)系進(jìn)而達(dá)到快速導(dǎo)航定位的目的。8多頻數(shù)據(jù)處理綜合軟件的研制在多頻數(shù)據(jù)處理理論推導(dǎo)、算法研究等工作基礎(chǔ)上編制了多頻數(shù)據(jù)處理綜合軟件。該軟件包括數(shù)據(jù)模擬模塊、數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊及基線(xiàn)解算模塊,已達(dá)到了模擬觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)、原始觀(guān)測(cè)值周跳及粗差探測(cè)和基線(xiàn)處理的綜合統(tǒng)一,為后續(xù)的深入研究提供了技術(shù)平臺(tái)。

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