支持在航載波相位差分定位方法研究.pdf

1、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System,GNSS)的建立使衛(wèi)星無線電導(dǎo)航技術(shù)得到飛躍性發(fā)展。目前主要存在四大全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng):GPS、GLONASS、Galileo和北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(COMPASS)。隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,利用不同頻段測量值的組合來提高實(shí)時(shí)定位精度成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。雖然GPS現(xiàn)代化計(jì)劃已經(jīng)實(shí)施,但只有少數(shù)衛(wèi)星可以播發(fā)第三民用頻段,而且目前我國的接收機(jī)用戶無法

2、接收該頻段上的測量信息。我國自行研制的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的信號方案具有三個(gè)中心頻段,這為快速精密定位提供了可能,因此,本文提出應(yīng)用COMPASS的三個(gè)頻段的載波相位測量值進(jìn)行線性組合以提高實(shí)時(shí)定位精度的思想,重點(diǎn)研究基于GPS和COMPASS支持在航載波相位差分定位方法。
　　首先分析基于GNSS載波相位精密定位模型及影響定位精度與實(shí)時(shí)性的誤差源,由于精密單點(diǎn)定位無法滿足在航定位對實(shí)時(shí)性及定位精度需求,采用精密相對定位方法。利用差分

3、技術(shù)消除衛(wèi)星鐘差及接收機(jī)鐘差差異,建立雙差載波相位觀測方程;同時(shí)為了削弱電離層延遲及對流層延遲對定位實(shí)時(shí)性與精度的影響,采用多頻載波相位測量值間線性組合來獲得高精度的實(shí)時(shí)導(dǎo)航定位結(jié)果。
　　基于目前應(yīng)用較為廣泛的雙頻觀測值組合理論,分別建立基于GPS的載波相位平滑偽距及雙頻載波相位線性組合的差分定位模型,分析雙頻組合理論利用載波相位測量值提高偽距測量值精度的方法及構(gòu)建弱電離層影響模型原則;在研究雙頻觀測值組合理論的基礎(chǔ)上,提出三頻

4、載波相位測量值線性組合方法;在保證整周模糊度整數(shù)特性和解算有效性的前提下,利用調(diào)制在三個(gè)頻點(diǎn)上的載波相位觀測值,構(gòu)建幾何無關(guān)和電離層無關(guān)線性組合模型;通過數(shù)值仿真的方法得到不同的系數(shù)方案,選擇恰當(dāng)?shù)南禂?shù)分配使定位模型在組合觀測量波長、測量噪聲、電離層延遲誤差和幾何誤差各方面取得最佳性能。采用三頻載波相位測量值線性組合方法對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,可以有效的削弱電離層延遲影響與幾何誤差影響,在保證長波長與低噪聲的條件下,能提高整周模糊度解算成功

5、率,縮小搜索空間,提高解算效率,從而實(shí)現(xiàn)在航快速求解整周模糊度。
　　分析適用于在航載波相位差分定位的整周模糊度快速解算方法,針對性的研究LAMBDA算法與逐級模糊度確定法的基本原理及解算步驟,分析影響整周模糊度成功率的誤差因素,綜合考慮三頻測量值組合理論的不同系數(shù)分配方案的幾何誤差、電離層層延遲影響、測量噪聲和波長各方面特性,選擇具有較高解算成功率的系數(shù)組合,采用LAMBDA整周模糊度算法進(jìn)行整周模糊度快速解算,從而得到高精度的

6、實(shí)時(shí)定位結(jié)果。
　　通過實(shí)地接收采集數(shù)據(jù)驗(yàn)證多頻測量值組合理論的可行性及有效性?；趪鴥?nèi)無法接收真實(shí)三頻數(shù)據(jù)的情況,采用數(shù)值仿真的方法獲取符合幾何無關(guān)及電離層無關(guān)模型條件的系數(shù)分配方案,分析不同方案在削弱幾何誤差及電離層誤差、測量噪聲和波長各方面的綜合性能;通過對比GPS單頻和雙頻載波相位差分定位的精度及性能發(fā)現(xiàn):與單頻載波相位差分定位相比,雙頻載波相位差分定位可以提高CEP95定位精度的47.6％,獲得解算結(jié)果時(shí)間僅為1.52s