基于BDS的載波相位多徑誤差抑制技術(shù)研究.pdf

1、全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(Global Navigation Satellite System，GNSS)的加速發(fā)展及現(xiàn)代化進(jìn)程使得衛(wèi)星無線電導(dǎo)航技術(shù)得到飛躍性的發(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BDS。隨著精密相對(duì)定位的應(yīng)用越來越廣泛，人們對(duì)導(dǎo)航定位的精度要求越來越高。在精密相對(duì)定位中，大氣延遲誤差、軌道誤差、接收機(jī)鐘差等均能通過雙差或精確的模型改正得到抑制甚至消除，但是諸如多徑誤差等弱相關(guān)性的誤

2、差難以被消除或抑制。多路徑效應(yīng)能夠扭曲載波，嚴(yán)重的時(shí)候可導(dǎo)致載波相位差分定位中的整周模糊度無法正確固定，從而影響載波相位差分定位的精度和可靠性。多徑誤差作為精密相對(duì)定位中的主要誤差源一直是研究的熱點(diǎn)。因此，本文主要針對(duì)BDS的多徑誤差特性及抑制方法展開研究，主要工作如下:
　　首先對(duì)載波相位精密相對(duì)定位模型及影響定位精度的主要誤差源進(jìn)行了分析。在精密相對(duì)定位中，多路徑效應(yīng)是影響定位精度的主要誤差源，空間相關(guān)性非常弱，無法通過差分技

3、術(shù)消除。
　　然后，基于多路徑效應(yīng)的產(chǎn)生原理建立了多徑誤差數(shù)學(xué)模型，分析了多路徑效應(yīng)對(duì)載波周期和幅值的影響，理論分析得知:多徑誤差的頻譜特性與環(huán)境密切相關(guān)，且多徑誤差具有周期特性，其周期大小與衛(wèi)星運(yùn)行軌道周期一致;并采用天空視圖的方法繪制了BDS衛(wèi)星運(yùn)行軌跡，利用廣播星歷的方法來計(jì)算衛(wèi)星軌道周期?？紤]到多徑誤差主要包括系統(tǒng)性誤差和隨機(jī)誤差，論文隨后利用小波分析的方法對(duì)單差殘差進(jìn)行分解降噪和重構(gòu)，把提取的單差殘差中的低頻部分作為恒星

4、日濾波多徑誤差修正量，以達(dá)到削弱多徑誤差的目的。
　　再后，因?yàn)槎鄰绞怯绊戄d波相位差分定位性能的主要誤差源，對(duì)比研究了采用傳統(tǒng)隨機(jī)模型進(jìn)行多徑誤差抑制的定位結(jié)果，包括等權(quán)、高度角和信噪比隨機(jī)模型，三種方法的固定率分別為60％、69％、65％。相比于等權(quán)模型，發(fā)現(xiàn)使用高度角和信噪比加權(quán)模型能在一定程度上抑制多徑的影響，高度角和信噪比加權(quán)模型的東北天三個(gè)方向的CEP50都達(dá)到了毫米級(jí)。
　　進(jìn)一步，針對(duì)傳統(tǒng)恒星日濾波無法同時(shí)抑制

5、多徑系統(tǒng)誤差部分和隨機(jī)誤差部分影響的問題，本文研究提出一種擴(kuò)展卡爾曼濾波(Extended Kalman Filter，EKF)和恒星日濾波(Sidereal Filter,SF)組合的BDS短基線多徑誤差抑制方法(EKF/SF)，首先使用基于單差觀測(cè)量域的SF削弱多徑系統(tǒng)誤差帶來的影響，再結(jié)合EKF的優(yōu)勢(shì)，對(duì)殘余多徑誤差所包含的隨機(jī)誤差影響進(jìn)行抑制，從而達(dá)到最大化抑制多徑誤差的目的。
　　最后，進(jìn)行了BDS短基線單頻單歷元載波相