载波相位差分定位接收机技术研究

摘要

随着多个全球卫星导航系统的建立和完善，未来的导航领域将进入多系统融合时代，多模全球卫星导航系统数据的融合处理将成为高精度导航定位领域的主要方向，其中周跳探测与修复和整周模糊度解算是高精度定位的核心问题。围绕着这两个问题，本文从首先载波相位差分定位系统的数学模型和工作原理入手，对卫星接收机观测量的误差和修正进行了梳理，以此为理论基础，对周跳检测和整周模糊度解算的经典理论方法进行了研究分析，最终对其进行改进使之更为适应多模定位系统的工作环境。主要研究内容如下：
　　首先，详细分析了载波相位差分定位的数学模型、误差来源和修正模型。由于原始观测量的特定组合在精密定位中数据前端处理、周跳的探测与修复、模糊度解算等步骤的特殊性质，本文分析了宽巷、窄巷、电离层残差、无电离层等组合的适用领域，为后续研究创新奠定了理论基础。
　　其次，从双差载波相位观测的角度研究了目前常见周跳探测方法。针对不同卫星系统相位观测噪声不同，由先验值确定的阈值已经无法应对多模导航定位的数据周跳探测的现状，创新性地利用自适应动态阈值对 MW法和电离层残差法进行改进，并通过改进后的这两种方法，与无电离层法、无几何组合修复周跳共同构造了兼具周跳探测与修复功能的数据预处理方案。通过观测站实测数据表明该动态阈值构造的组合周跳探测方案可以准确探测所有周跳并准确区分出粗差和周跳。
　　最后，通过对现有模糊度解算方法的综合分析和比较，优选了性能优异、性能可靠的模糊度最小二乘降相关判定法（LAMBDA）。本文系统介绍了LAMBDA法的解算过程，并重点研究其中整周模糊度的搜索空间和搜索策略两个步骤，针对多模多频定位系统的高维计算环境下，使用传统经验值确定搜索空间的模糊度最小二乘降相关判定法耗时长，易失败的缺点，提出一种新的模糊度搜索法。这种改良方法通过适当加大Bootstrap法的搜索范围来兼顾模糊度固定成功率和消耗时间。实验证明，该方法在保持了接近球形搜索法的模糊度固定率的同时，极大缩减了解算时间。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 选题背景与研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文结构安排

第2章 精密定位的数学模型

2.1 卫星导航系统观测模型

2.2 卫星导航系统数学模型

2.3 相对定位误差源和修正模型

2.4本章小结

第3章 相位差分定位周跳探测研究

3.1 概述

3.2 周跳检验量选取

3.3 双频组合周跳探测方法

3.4 自适应阈值电离层残差法

3.5 双频载波组合量探测周跳

3.6 算例分析

3.5 本章小结

第4章 整周模糊度解算方法

4.1 整周模糊度解算方法类别

4.2 模糊度确立的过程

4.3 双频模糊度确定方法分析比较

4.4 改良LAMBDA法

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢