北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)高精度測量數(shù)據(jù)處理及應(yīng)用.pdf

1、衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的高精度測量數(shù)據(jù)處理是進行精密定位、精密定軌和時頻同步的基礎(chǔ)。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)向三頻、四頻系統(tǒng)發(fā)展，用戶可以獲得更多的冗余觀測量，需要優(yōu)化多頻測量數(shù)據(jù)的處理方法，從而實現(xiàn)更快的初始化時間和更高的解算精度。北斗全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)未來擬播發(fā)包含S頻段在內(nèi)的4個頻點導(dǎo)航信號，本文針對四頻偽距、載波相位和多普勒測量數(shù)據(jù)的高精度處理需求，研究了多頻偽距消除電離層延遲技術(shù)、多頻載波相位平滑偽距技術(shù)、長基線下多頻載波相位模糊度快速解算技術(shù)和

2、基于載波多普勒的遠程時頻同步和評估技術(shù)，取得了以下創(chuàng)新性成果：
　　1.針對多頻偽距電離層延遲消除導(dǎo)致的偽距噪聲放大問題，推導(dǎo)了多頻偽距消除電離層延遲的通用算法，分析了北斗全球系統(tǒng)中基于組合噪聲方差最小準(zhǔn)則的雙頻、三頻、四頻用戶的電離層延遲消除算法，為北斗全球系統(tǒng)的導(dǎo)航信號設(shè)計提供理論支撐。理論分析和試驗結(jié)果表明，播發(fā)S頻段導(dǎo)航信號的北斗全球系統(tǒng)比北斗區(qū)域系統(tǒng)在無電離層偽距精度和定位精度上，都能提高5~8倍。同樣播發(fā)4頻導(dǎo)航信號且

3、同等噪聲水平下，北斗全球系統(tǒng)的無電離層組合偽距的精度是Galileo系統(tǒng)的1~4倍。
　　2.針對四頻導(dǎo)航信號帶來的新機遇，研究了多頻GNSS系統(tǒng)的載波相位平滑偽距技術(shù)，推導(dǎo)了通用的算法模型，提出了基于隨機誤差方差最小準(zhǔn)則的四頻一階偽距平滑優(yōu)化算法。理論分析和試驗結(jié)果表明，北斗全球系統(tǒng)載波相位平滑偽距能夠?qū)尉嚯S機誤差降低至毫米級，比北斗區(qū)域系統(tǒng)精度提高2~3倍，并使得定位精度提高5~8倍。
　　3.針對傳統(tǒng)層疊式整數(shù)解算法

4、(CIR)在長基線場景中無法單歷元求解模糊度的問題，提出了利用組合載波模糊度轉(zhuǎn)換求解基礎(chǔ)載波模糊度的單歷元解算算法。該算法以長波長、總誤差較小和轉(zhuǎn)換矩陣條件數(shù)最小為優(yōu)化準(zhǔn)則，并利用平滑后的雙頻偽距和已確定模糊度的組合載波相位來消除電離層延遲，提高組合載波模糊度解算精度和基礎(chǔ)載波模糊度單歷元解算成功率。該算法將適用基線長度從幾十km提升至1000km以上，且在1000km的長基線下，該算法將單歷元解算模糊度的成功率從傳統(tǒng)CIR法的7％提升

5、至100%。
　　4.針對導(dǎo)航系統(tǒng)長基線地面站的時間頻率同步和頻率穩(wěn)定度評估問題，提出一種基于雙向衛(wèi)星頻率比對和三角帽法的遠程頻率穩(wěn)定度評估算法。該算法利用載波多普勒測量數(shù)據(jù)計算站間頻差，克服了基于偽距的雙向衛(wèi)星時間頻率傳遞算法在短穩(wěn)評估上精度差的缺點，通過三站之間兩兩的頻率比對，實現(xiàn)單站的頻率穩(wěn)定度評估。利用該算法處理北斗系統(tǒng)實測數(shù)據(jù)的結(jié)果表明，解算的秒穩(wěn)達到10-13量級，萬秒穩(wěn)達到10-15量級。
　　論文的研究成果中