多GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量與完好性評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、隨著GPS、GLONASS、Galileo及BDS四大導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的不斷發(fā)展及完善，全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)入多星座多頻融合的新時(shí)代。觀測數(shù)據(jù)是GNSS定位主要的信息之一，基于其正確解析，實(shí)施質(zhì)量分析與完好性評(píng)價(jià)，是正確建立GNSS融合函數(shù)模型和隨機(jī)模型的重要理論依據(jù)，是進(jìn)一步提高GNSS定位精度、可靠性、可用性等性能的前提。本文圍繞GPS/GLONASS/Galileo/BDS多系統(tǒng)高精度定位的現(xiàn)實(shí)需求，開展了GNSS觀測數(shù)據(jù)完好性分析與質(zhì)

2、量評(píng)估方法的研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)介紹了GNSS觀測方程，并分析了方程中的誤差項(xiàng)及其對(duì)定位精度的影響。詳細(xì)介紹了GNSS定位基礎(chǔ)，包括由載波、測距碼及數(shù)據(jù)碼組成的信號(hào)類型;介紹了GNSS偽距和載波非差、雙差觀測方程，分析了方程中的誤差項(xiàng)，并按照誤差源的不同類別加以說明，主要分析了對(duì)定位精度影響較大的誤差項(xiàng)。
　　(2)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了主流GNSS觀測數(shù)據(jù)的解碼方法。系統(tǒng)地介紹了幾種主流GNSS原始觀測電文的格式與內(nèi)

3、容，通過分析電文的內(nèi)容與校驗(yàn)方法，對(duì)比了不同電文的特點(diǎn)及應(yīng)用場合;給出相關(guān)解析方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了兼容主流原始數(shù)據(jù)格式的解碼功能，通過和商用軟件解析結(jié)果對(duì)比表明，偽距差值不超過±0.001m，載波差值不超過±0.005周，驗(yàn)證了解析方法正確可靠。
　　(3)闡明了影響GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的因素及分析方法?；谛l(wèi)星星座分布、接收機(jī)周圍環(huán)境、信號(hào)強(qiáng)度大小、數(shù)據(jù)完整率及可用性四個(gè)方面，從DOP值、多路徑效應(yīng)、信噪比及數(shù)據(jù)完整率四項(xiàng)指標(biāo)來分

4、析GNSS數(shù)據(jù)質(zhì)量的可用性與可靠性。通過分析可得，PDOP值、多路徑效應(yīng)及信噪比的大小均與衛(wèi)星高度角有一定的關(guān)系，適當(dāng)減小高度角閾值使可觀測衛(wèi)星增多，星座幾何空間分布更優(yōu);在可觀測衛(wèi)星數(shù)目較充足的條件下，高高度角的衛(wèi)星觀測值受環(huán)境多路徑效應(yīng)影響較小，且信噪比較強(qiáng)，數(shù)據(jù)質(zhì)量更好;此外，針對(duì)以上指標(biāo)，選取三個(gè)測站的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對(duì)比，從不同方面反映觀測數(shù)據(jù)的優(yōu)劣和測站的健康狀況。
　　(4)提出了零基線GNSS測距信號(hào)評(píng)估和接收機(jī)噪聲檢

5、測方法。接收機(jī)內(nèi)部噪聲是影響GNSS觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要因素，通過零基線雙差法，消除與接收機(jī)內(nèi)部噪聲無關(guān)的誤差項(xiàng)，對(duì)含有四臺(tái)不同類型接收機(jī)的零基線數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。首先選取了其中一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)具體分析了碼觀測值殘差與衛(wèi)星高度角的關(guān)系，得出高度角越大，觀測值殘差越小的結(jié)論;分析了不同系統(tǒng)間的觀測值殘差，結(jié)果表明:Galileo系統(tǒng)雙頻載波觀測值殘差最小，測距信號(hào)精度受接收機(jī)噪聲影響最小，BDS系統(tǒng)的IGSO衛(wèi)星其次，GPS系統(tǒng)BLOCKⅡR衛(wèi)星