GNSS地基增強系統(tǒng)非差數(shù)據(jù)處理方法及應(yīng)用.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、高精度衛(wèi)星定位是精密測繪、位置服務(wù)和未來智能導(dǎo)航等應(yīng)用不可替代的核心技術(shù)之一,是支撐國家戰(zhàn)略需求發(fā)展的重要組成部分。長期以來,以RTK(Real-time Kinematic)和PPP(Precise Point Positioning)技術(shù)為代表的GNSS載波定位技術(shù)可提供厘米級的位置信息,有效推進了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在高精度位置服務(wù)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。然而,隨著我國北斗系統(tǒng)的運行,Galileo、IRNSS等建設(shè)推進和GPS、GLONASS

2、提升完善,衛(wèi)星導(dǎo)航已進入多星座系統(tǒng)并存的嶄新時代,強調(diào)定位過程的連續(xù)性、實時性和可靠性已成為高精度GNSS定位技術(shù)的創(chuàng)新和變革的迫切需求,發(fā)展融合RTK和PPP優(yōu)勢,兼容全星座全頻段的GNSS數(shù)據(jù)處理方法已成為衛(wèi)星導(dǎo)航研究領(lǐng)域的熱點問題。針對上述需求及問題,本文基于全星座全頻段地基增強系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò),致力于實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)RTK、PPP增強的統(tǒng)一地基增強系統(tǒng)GNSS數(shù)據(jù)處理方法,實現(xiàn)了從“星間站間差分組合”到“觀測值域深度融合、全網(wǎng)狀態(tài)空間誤差估計”

3、的技術(shù)轉(zhuǎn)變創(chuàng)新,主要工作和貢獻包括:
  1.發(fā)展了非差與差分等價處理理論與GNSS多頻數(shù)據(jù)處理方法
  從GNSS原始觀測值出發(fā),定義了影響非差模糊度固定的各項時延偏差,建立了GNSS數(shù)據(jù)處理中的非差、差分及多頻的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型表達,針對非差觀測模型的秩虧問題,論證了引入基準實現(xiàn)待估參數(shù)去相關(guān)方法,并基于新的差分算子設(shè)計實現(xiàn)了非差和差分觀測方程的等價變換。
  2.建立了接收機間時延偏差估計和多路徑誤差消除模型

4、  顧及模糊度的時不變特性,引入初始歷元參考衛(wèi)星模糊度基準,建立了站間單差濾波模型,基于零基線數(shù)據(jù)分析了不同接收機間、不同頻率間、不同星座間的各項時延偏差的時域變化特性,為時延偏差的全網(wǎng)估計提供參數(shù)隨機模型驗證;基于殘差結(jié)果采用小波降噪及傅里葉變換分析提取了多路徑延遲值,驗證了多路徑延遲的時間、空間重復(fù)特性,并建立了多路徑空間誤差改正圖實現(xiàn)了多徑誤差消除補償,結(jié)果表明使用多路徑模型可明顯減弱多路徑延遲對模糊度浮點偏差的影響,定位精度提升

5、30%-45%。
  3.提出了基于非差非組合的單站大氣誤差提取和長基線模糊度解算方法
  提出了一種基于單站的實時非差大氣估計算法,采用非差非組合模型,針對電離層延遲值建立單站電離層參數(shù)化模型,分離接收機端及衛(wèi)星端硬件延遲偏差影響,并利用單、雙頻PPP用戶驗證了提取的非差大氣誤差精度。結(jié)果表明,分離的衛(wèi)星硬件延遲產(chǎn)品精度大部分優(yōu)于0.2ns,對于單頻靜態(tài)用戶,30-40分鐘平面定位精度可達到10cm以內(nèi);雙頻靜態(tài)用戶可以穩(wěn)

6、定保障10分鐘內(nèi)平面精度優(yōu)于10厘米。同時,利用單站非差實數(shù)模糊度,通過加入IGS實時衛(wèi)星鐘差產(chǎn)品作為偽觀測值,并增加衛(wèi)星鐘的隨機游走和模糊度的時不變約束,驗證了采用非差處理方法可達到同等甚至更優(yōu)的雙差模糊度固定效果,利用8條平均長度為150km的基線的基礎(chǔ)模糊度固定進行統(tǒng)計,非差方法L1模糊度固定成功率為98.40%,且具有更為集中的浮點解偏差收斂效果。
  4.提出了全星座PPP-RTK整網(wǎng)數(shù)據(jù)處理新方法
  針對全星座

7、全頻段數(shù)據(jù),在服務(wù)端,提出了附加ISB參數(shù)的全星座全網(wǎng)估計模型,建立了基于衛(wèi)星鐘差、星端載波偏差及非差電離層延遲的全網(wǎng)狀態(tài)空間誤差估值模型,解決了全網(wǎng)待估參數(shù)秩虧問題,恢復(fù)了非差模糊度的整數(shù)特性,完善了地基增強系統(tǒng)的服務(wù)體系。在用戶端,提出了基于區(qū)域增強信息的用戶端非差固定解濾波解算模型,通過弱化用戶與區(qū)域基準站網(wǎng)的幾何分布關(guān)系,實現(xiàn)了廣域非差增強定位新模式,實驗驗證了各類偏差參數(shù)的時域變化特點,并基于不同精度的增強信息產(chǎn)品,分析了其對

8、定位結(jié)果和模糊度精度的影響。
  5.整合上述算法研發(fā)了地基增強系統(tǒng)軟件
  利用上述算法研究內(nèi)容,開發(fā)了GNSS網(wǎng)絡(luò)服務(wù)地基增強系統(tǒng)軟件EarthNet V3.0,引入高級消息隊列協(xié)議(AMQP)總線技術(shù),采用多核心業(yè)務(wù)層實現(xiàn)軟件的分布式處理,實現(xiàn)了基于PPP/RTK/RTD的各類增強信息統(tǒng)一播發(fā)。利用南京區(qū)域北斗三頻測試站點數(shù)據(jù),通過對網(wǎng)內(nèi)22km站點和網(wǎng)外99.8km的流動站解算驗證了區(qū)域網(wǎng)網(wǎng)解產(chǎn)品的可靠性。單天統(tǒng)計結(jié)

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