北斗全球卫星导航系统高精度测量数据处理及应用
目录
目录 ................................................................................................................. I 表目录 ........................................................................................................ IV 图目录 ......................................................................................................... V 摘要 .. (i)
ASTRACT (iii)
第一章绪论 (1)
1.1 课题研究背景及意义 (2)
1.1.1 GNSS系统多频导航信号的发展趋势 (2)
1.1.2 精密定位对测量数据处理的需求 (6)
1.1.3 时间同步及频率稳定性评估对测量数据处理的需求 (6)
1.1.4 课题来源及选题 (8)
1.2 国内外研究现状和发展 (8)
1.2.1 电离层延迟消除的研究现状和发展 (9)
1.2.2 载波相位平滑伪距研究现状和发展 (9)
1.2.3 载波相位模糊度解算研究现状和发展 (10)
1.2.4 远程时频同步算法研究现状和和发展 (12)
1.3 论文主要工作及章节安排 (13)
第二章多频GNSS系统中电离层延迟消除技术 (16)
2.1 引言 (16)
2.2 GNSS基本观测方程 (17)
2.2.1 伪距非差观测方程 (17)
2.2.2 载波相位非差观测方程 (18)
2.3 多频电离层延迟消除通用算法 (19)
2.3.1 GNSS伪距组合观测量 (19)
2.3.2 多频电离层延迟消除算法 (20)
2.3.3 组合系数优化准则 (20)
2.4 包含S频率的北斗系统四频电离层延迟消除算法 (21)
2.4.1 双频用户电离层延迟消除算法 (22)
2.4.2 三频用户电离层延迟消除算法 (27)
2.4.3 四频用户电离层延迟消除算法 (33)
2.4.4 各算法试验结果比对 (36)
2.5 G ALILEO系统中四频电离层延迟消除算法 (38)
2.6 本章小结 (39)
第三章多频GNSS系统中载波相位平滑伪距技术 (41)
3.1 引言 (41)
3.2 多频载波相位平滑伪距通用算法 (41)
3.3 包含S频率的北斗系统四频载波相位平滑伪距算法 (43)
3.3.1 双频用户载波相位平滑伪距算法 (44)
3.3.2 三频用户载波相位平滑伪距算法 (48)
3.3.3 四频用户载波相位平滑伪距算法 (55)
3.3.4 各算法试验结果比对 (60)
3.4 本章小结 (61)
第四章多频GNSS系统中长基线模糊度的单历元解算算法 (63)
4.1 引言 (63)
4.2 载波相位观测方程及线性组合 (64)
4.2.1 载波相位单差和双差观测方程 (64)
4.2.2 组合载波相位双差观测方程 (65)
4.2.3 宽巷和超宽巷组合观测方程 (66)
4.3 CIR算法原理及误差分析 (67)
4.3.1 超宽巷模糊度解算 (67)
4.3.2 宽巷模糊度解算 (69)
4.3.3 基础模糊度解算 (70)
4.3.4 小结 (72)
4.4 多频GNSS系统中长基线模糊度的单历元解算算法 (72)
4.4.1 算法原理 (73)
4.4.2 组合载波的筛选 (74)
4.4.3 试验验证 (80)
4.5 本章小结 (81)
第五章基于载波多普勒的远程原子钟稳定度评估技术 (83)
5.1 引言 (83)
5.2 基于伪距的双向卫星时间频率传递技术 (84)
5.2.1 算法原理 (84)
5.2.2 误差及处理方法 (86)
5.3 基于载波多普勒的双向卫星频率比对技术 (87)
5.3.1 算法原理 (88)
5.3.2 方程解算 (90)
5.3.3 试验验证 (92)
5.4 远程原子钟频率稳定度估计算法 (96)
5.4.1 算法原理 (96)
5.4.2 试验验证 (98)
5.5 本章小结 (99)
第六章结论与展望 (101)
6.1 本文工作总结 (101)
6.1.1 论文的主要创新点 (101)
6.1.2 研究成果的工程应用 (102)
6.2 后续工作展望 (105)
致谢 (106)
参考文献 (108)
作者在学期间取得的学术成果 (116)
表目录
表 1.1.1 各导航系统L波段频点对应关系 (3)
表 1.1.2 GPS现代化后的信号体制参数表 (3)
表 1.1.3 GALILEO信号特征 (4)
表 1.2.1 三种模糊度解算方法的优缺点比较 (11)
表 2.4.1 北斗全球系统各导航信号的载波频率、波长、测距码速率和伪距噪声误差 (22)
表 2.4.2 北斗系统中6种双频一阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 22 表 2.4.3 北斗系统中4种三频一阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 28 表 2.4.4 北斗系统中4种三频二阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 28 表 2.4.5 北斗系统中四频一阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 (33)
表 2.4.6 北斗系统中四频二阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 (34)
表 2.4.7 北斗系统中四频三阶电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 (35)
表 2.4.8 北斗全球系统定位试验误差统计表 (37)
表 2.5.1 Galileo各频点的载波频率、波长、测距码速率和伪距噪声误差 (38)
表 2.5.2 Galileo系统中多频电离层延迟消除算法的伪距误差及放大倍数 (38)
表 3.3.1 北斗系统中6种双频载波相位平滑伪距算法的误差标准差及缩小因子 44 表 3.3.2 北斗系统中4种三频一阶载波相位平滑伪距算法的误差标准差及缩小因子 (49)
表 3.3.3 北斗系统中4种三频二阶载波相位平滑伪距算法的标准差及缩小因子 50 表 3.3.4 北斗系统中四频一阶载波相位平滑伪距算法的误差标准差及缩小因子 56 表 3.3.5 北斗系统中四频二阶载波相位平滑伪距算法的误差标准差及缩小因子 56 表 3.3.6 北斗系统中四频三阶载波相位平滑伪距算法的误差标准差及缩小因子 58 表 3.3.7 北斗全球系统定位定位误差统计表 (60)
表 4.3.1 CIR法模糊度单历元解算成功率 (72)
表 4.4.1总误差门限典型值对应的组合载波相位观测量数量（北斗全球系统） . 78 表 4.4.2 北斗全球系统中典型的组合载波相位波长及误差（δ=0.45λc） (78)
表 4.4.3 总误差门限典型值对应的转换矩阵条件数最小值（北斗全球系统） (79)
表 5.3.1 并置共钟试验中TWSTFT法和CD-TWSTFT法的Allan方差典型值 (93)
表 5.3.2 远程比对试验中TWSTFT法和CD-TWSTFT法的Allan方差典型值 (95)
表 5.4.1 远程三角帽法解算的三站原子钟频率稳定度及参考标称值 (99)
表 6.1.1 论文研究成果主要应用情况 (102)
图目录
图 1.1.1 北斗卫星导航系统发展历程 (1)
图 1.1.1 系统时间同步观测链路示意图 (7)
图 1.3.1 论文主要研究内容及章节安排 (14)
图 2.4.1 试验连接框图 (23)
图 2.4.2 B1+B2双频一阶定位残差 (24)
图 2.4.3 B1+B3双频一阶定位残差 (25)
图 2.4.4 B2+B3双频一阶定位残差 (25)
图 2.4.5 B1+Bs双频一阶定位残差 (26)
图 2.4.6 B2+Bs双频一阶定位残差 (26)
图 2.4.7 B3+Bs双频一阶定位残差 (27)
图 2.4.8 B1+B2+B3三频一阶定位残差 (29)
图 2.4.9 B1+B2+Bs三频一阶定位残差 (30)
图 2.4.10 B1+B3+Bs三频一阶定位残差 (30)
图 2.4.11 B2+B3+Bs三频一阶定位残差 (30)
图 2.4.12 B1+B2+B3三频二阶定位残差 (31)
图 2.4.13 B1+B2+Bs三频二阶定位残差 (31)
图 2.4.14 B1+B3+Bs三频二阶定位残差 (32)
图 2.4.15 B2+B3+Bs三频二阶定位残差 (32)
图 2.4.16 四频一阶定位残差 (35)
图 2.4.17 四频二阶定位残差 (36)
图 2.4.18 四频三阶定位残差 (36)
图 3.3.1 B1+B2双频一阶定位残差 (45)
图 3.3.2 B1+B3双频一阶定位残差 (46)
图 3.3.3 B2+B3双频一阶定位残差 (46)
图 3.3.4 B1+Bs双频一阶定位残差 (47)
图 3.3.5 B2+Bs双频一阶定位残差 (47)
图 3.3.6 B3+Bs双频一阶定位残差 (48)
图 3.3.7 B1+B2+B3三频一阶定位残差 (51)
图 3.3.8 B1+B2+Bs三频一阶定位残差 (52)
图 3.3.9 B1+B3+Bs三频一阶定位残差 (52)
图 3.3.10 B2+B3+Bs三频一阶定位残差 (53)
图 3.3.11 B1+B2+B3三频二阶定位残差 (53)
图 3.3.12 B1+B2+Bs三频二阶定位残差 (54)
图 3.3.13 B1+B3+Bs三频二阶定位残差 (54)
图 3.3.14 B2+B3+Bs三频二阶定位残差 (55)
图 3.3.15 四频一阶定位残差 (59)
图 3.3.16 四频二阶定位残差 (59)
图 3.3.17 四频三阶定位残差 (60)
图 4.3.1 CIR法整周模糊度解算流程图 (67)
图 4.3.2 不同基线长度下超宽巷模糊度单历元浮点解及整数解 (68)
图 4.3.3 不同基线长度下宽巷模糊度单历元浮点解及整数解 (70)
图 4.3.4 不同基线长度下基础载波模糊度单历元浮点解及整数解 (71)
图 4.4.1 改进CIR算法组合观测量的筛选流程图 (76)
图 4.4.2 组合载波相位配对数量与总误差门限关系图 (78)
图 4.4.3 转换矩阵条件数最小值与总误差门限关系图 (79)
图 4.4.4 试验连接框图 (80)
图 4.4.5 4个组合载波模糊度单历元浮点解及整数解 (81)
图 5.2.1 双向卫星时间频率传递原理图 (85)
图 5.3.1 双向卫星时间频率传递中的多径误差 (88)
图 5.3.2 载波相位双向时间同步系统 (89)
图 5.3.3 三个解算值及其平均值 (91)
图 5.3.4 并置共钟试验的频差df (92)
图 5.3.5 并置共钟试验中TWSTFT法解算的频率稳定度曲线 (93)
图 5.3.6 并置共钟试验中CD-TWSTFT法解算的频率稳定度曲线 (93)
图 5.3.7 远程试验中的两站频率偏差 (94)
图 5.3.8 远程比对试验中TWSTFT法解算的频率稳定度曲线 (95)
图 5.3.9 远程比对试验中CD-TWSTFT法解算的频率稳定度曲线 (95)
图 5.4.1 三站之间两两互测频率曲线 (98)
图 5.4.2 原子钟频率稳定度曲线 (99)
图 6.1.1 ××××监测接收机及数据处理软件 (103)
图 6.1.2 ××××试验注入站及业务处理软件 (104)
图 6.1.3 ××××时间同步/注入站 (105)