多GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量與完好性評價方法研究.pdf

1、隨著GPS、GLONASS、Galileo及BDS四大導航衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷發(fā)展及完善，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)進入多星座多頻融合的新時代。觀測數(shù)據(jù)是GNSS定位主要的信息之一，基于其正確解析，實施質(zhì)量分析與完好性評價，是正確建立GNSS融合函數(shù)模型和隨機模型的重要理論依據(jù)，是進一步提高GNSS定位精度、可靠性、可用性等性能的前提。本文圍繞GPS/GLONASS/Galileo/BDS多系統(tǒng)高精度定位的現(xiàn)實需求，開展了GNSS觀測數(shù)據(jù)完好性分析與質(zhì)

2、量評估方法的研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)介紹了GNSS觀測方程，并分析了方程中的誤差項及其對定位精度的影響。詳細介紹了GNSS定位基礎，包括由載波、測距碼及數(shù)據(jù)碼組成的信號類型;介紹了GNSS偽距和載波非差、雙差觀測方程，分析了方程中的誤差項，并按照誤差源的不同類別加以說明，主要分析了對定位精度影響較大的誤差項。
　　(2)設計并實現(xiàn)了主流GNSS觀測數(shù)據(jù)的解碼方法。系統(tǒng)地介紹了幾種主流GNSS原始觀測電文的格式與內(nèi)

3、容，通過分析電文的內(nèi)容與校驗方法，對比了不同電文的特點及應用場合;給出相關解析方法，設計并實現(xiàn)了兼容主流原始數(shù)據(jù)格式的解碼功能，通過和商用軟件解析結(jié)果對比表明，偽距差值不超過±0.001m，載波差值不超過±0.005周，驗證了解析方法正確可靠。
　　(3)闡明了影響GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素及分析方法?；谛l(wèi)星星座分布、接收機周圍環(huán)境、信號強度大小、數(shù)據(jù)完整率及可用性四個方面，從DOP值、多路徑效應、信噪比及數(shù)據(jù)完整率四項指標來分

4、析GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量的可用性與可靠性。通過分析可得，PDOP值、多路徑效應及信噪比的大小均與衛(wèi)星高度角有一定的關系，適當減小高度角閾值使可觀測衛(wèi)星增多，星座幾何空間分布更優(yōu);在可觀測衛(wèi)星數(shù)目較充足的條件下，高高度角的衛(wèi)星觀測值受環(huán)境多路徑效應影響較小，且信噪比較強，數(shù)據(jù)質(zhì)量更好;此外，針對以上指標，選取三個測站的數(shù)據(jù)進行分析對比，從不同方面反映觀測數(shù)據(jù)的優(yōu)劣和測站的健康狀況。
　　(4)提出了零基線GNSS測距信號評估和接收機噪聲檢

5、測方法。接收機內(nèi)部噪聲是影響GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要因素，通過零基線雙差法，消除與接收機內(nèi)部噪聲無關的誤差項，對含有四臺不同類型接收機的零基線數(shù)據(jù)進行了實驗。首先選取了其中一組實驗數(shù)據(jù)具體分析了碼觀測值殘差與衛(wèi)星高度角的關系，得出高度角越大，觀測值殘差越小的結(jié)論;分析了不同系統(tǒng)間的觀測值殘差，結(jié)果表明:Galileo系統(tǒng)雙頻載波觀測值殘差最小，測距信號精度受接收機噪聲影響最小，BDS系統(tǒng)的IGSO衛(wèi)星其次，GPS系統(tǒng)BLOCKⅡR衛(wèi)星