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原文传递支持在航载波相位差分定位方法研究

论文题名：	支持在航载波相位差分定位方法研究
关键词：	卫星导航系统;载波相位;差分定位方法;线性组合
摘要：	全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的建立使卫星无线电导航技术得到飞跃性发展。目前主要存在四大全球卫星导航系统:GPS、GLONASS、Galileo和北斗卫星导航系统(COMPASS)。随着卫星导航技术应用领域的不断扩展,利用不同频段测量值的组合来提高实时定位精度成为一个研究热点。虽然GPS现代化计划已经实施,但只有少数卫星可以播发第三民用频段,而且目前我国的接收机用户无法接收该频段上的测量信息。我国自行研制的北斗卫星导航系统的信号方案具有三个中心频段,这为快速精密定位提供了可能,因此,本文提出应用COMPASS的三个频段的载波相位测量值进行线性组合以提高实时定位精度的思想,重点研究基于GPS和COMPASS支持在航载波相位差分定位方法。　　首先分析基于GNSS载波相位精密定位模型及影响定位精度与实时性的误差源,由于精密单点定位无法满足在航定位对实时性及定位精度需求,采用精密相对定位方法。利用差分技术消除卫星钟差及接收机钟差差异,建立双差载波相位观测方程;同时为了削弱电离层延迟及对流层延迟对定位实时性与精度的影响,采用多频载波相位测量值间线性组合来获得高精度的实时导航定位结果。　　基于目前应用较为广泛的双频观测值组合理论,分别建立基于GPS的载波相位平滑伪距及双频载波相位线性组合的差分定位模型,分析双频组合理论利用载波相位测量值提高伪距测量值精度的方法及构建弱电离层影响模型原则;在研究双频观测值组合理论的基础上,提出三频载波相位测量值线性组合方法;在保证整周模糊度整数特性和解算有效性的前提下,利用调制在三个频点上的载波相位观测值,构建几何无关和电离层无关线性组合模型;通过数值仿真的方法得到不同的系数方案,选择恰当的系数分配使定位模型在组合观测量波长、测量噪声、电离层延迟误差和几何误差各方面取得最佳性能。采用三频载波相位测量值线性组合方法对观测数据进行处理,可以有效的削弱电离层延迟影响与几何误差影响,在保证长波长与低噪声的条件下,能提高整周模糊度解算成功率,缩小搜索空间,提高解算效率,从而实现在航快速求解整周模糊度。　　分析适用于在航载波相位差分定位的整周模糊度快速解算方法,针对性的研究LAMBDA算法与逐级模糊度确定法的基本原理及解算步骤,分析影响整周模糊度成功率的误差因素,综合考虑三频测量值组合理论的不同系数分配方案的几何误差、电离层层延迟影响、测量噪声和波长各方面特性,选择具有较高解算成功率的系数组合,采用LAMBDA整周模糊度算法进行整周模糊度快速解算,从而得到高精度的实时定位结果。　　通过实地接收采集数据验证多频测量值组合理论的可行性及有效性。基于国内无法接收真实三频数据的情况,采用数值仿真的方法获取符合几何无关及电离层无关模型条件的系数分配方案,分析不同方案在削弱几何误差及电离层误差、测量噪声和波长各方面的综合性能;通过对比GPS单频和双频载波相位差分定位的精度及性能发现:与单频载波相位差分定位相比,双频载波相位差分定位可以提高CEP95定位精度的47.6％,获得解算结果时间仅为1.52s;三频载波相位线性组合方法可以获得具有更高精度的组合测量值,可以说明在相同条件下,多频测量值组合差分定位可以获得更优于单频载波相位差分定位的精度,同时说明三频载波相位线性组合作为支持在航载波相位差分定位的组合方式,相比双频具有更高的精度和实时性,不仅可以减小差分定位原始数据的系统误差,还能提高基于COMPASS载波相位测量值的精密相对定位精度和可靠性,可以满足高精度在航导航定位系统需求。
作者：	刘玥
专业：	控制工程
导师：	赵琳
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文