导航卫星钟差评估与预报研究

摘要

卫星钟差是卫星导航定位尤其是实时导航定位的主要误差。本文对导航卫星预报钟差评估的理论与算法实现进行了系统、深入地学习和研究，对其中的关键技术进行了探讨；针对灰色模型的缺陷，在精密卫星钟差的基础上，利用优化灰色模型对卫星钟差进行了预报。本文的研究内容概括如下： 1.本文对导航卫星的发展情况做了综述，讨论了研究卫星预报钟差精度评估的目的与意义； 2.研究了卫星钟差精度评估的数学物理模型，详细介绍了涉及到的模型及其误差来源； 3.重点研究了基于观测量的卫星预报钟差精度评估方法及精度分析，包括精密卫星钟差评估法、伪距与星地距比对法、伪距与卫星激光测距比对法、卫星激光双向测距比对法、卫星双向时间同步站伪距比对法五种方法。 4.为了提高卫星预报钟差精度评估的精度，从观测数据的预处理方面着手，对GPS伪距资料进行预处理，利用载波相位平滑伪距，并把其应用到伪距与星地距比对法和综合利用SLR和伪距比对法评估卫星预报钟差中。结果表明该算法在精度方面有明显地改善，大大削弱了伪距中的噪声，可以提高伪距资料的精度，在一定程度上，有效地提高了卫星预报钟差评估的精度。 5.分析研究了卫星钟差的预报问题。基于灰色系统模型的预报模型在计算灰参数由于样本数据离散所存在的不足，结合灰色系统模型的优化方法，采用原点精度检验方法和搜索法对灰参数进行优化得到新的灰色预测模型，进行灰色预测。计算结果表明：原点精度检验方法在卫星钟差的短期预报方面有一定的优势；搜索法不仅控制了模型在原点处的相对误差，而且抑制了发展态势，使态势增长变慢，从而又进一步提高了模型预报精度，说明在卫星钟差的短期预报和长期预报方面均有明显的优势。

目录

文摘

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第一章绪论

§1.1研究背景及意义

§1.2国内外研究现状

§1.3主要研究内容

第二章卫星预报钟差精度评估中的数学物理模型

§2.1时间系统及其转换

2.1.1时间系统

2.1.2时间系统之间的转换

§2.2坐标系统及其转换

2.2.1坐标系统

2.2.2坐标系统之间的转换

§2.3伪距观测量的误差修正模型

2.3.1电离层折射修正

2.3.2对流层折射修正

2.3.3相对论修正

2.3.4地球旋转改正

§2.4激光观测量修正模型

2.4.1对流层折射修正

2.4.2广义相对论修正

2.4.3质心补偿修正

2.4.4观测站偏心修正

§2.5潮汐引起的测站坐标改正

2.5.1固体潮影响

2.5.2永久形变

2.5.3海洋负荷影响

2.5.4极潮影响

§2.6本章小结

第三章卫星预报钟差评估的原理与方法

§3.1精密卫星钟差评估卫星预报钟差

3.1.1精密卫星钟差精度

3.1.2卫星预报钟差

3.1.3卫星预报钟差的精度

3.1.4实际算例

§3.2监测站伪距与星地距比对法

3.2.1基本原理

3.2.2伪距数据预处理

3.2.3伪距观测资料修正及测站坐标的各项改正

3.2.4伪距与星地距比对可行性分析

§3.3伪距与卫星激光测距比对法

3.3.1基本原理

3.3.2激光数据预处理

3.3.3激光观测资料修正

3.3.4伪距与卫星激光测距比对法精度分析

§3.4星地双向时间同步伪距比对法

3.4.1星地双向时间同步伪距比对法的基本原理

3.4.2观测资料的误差修正

3.4.3精度分析

§3.5卫星激光双向测距比对法

3.5.1卫星激光双向测距比对法的基本原理

3.5.2观测资料误差修正

3.5.3精度分析

§3.6本章小结

第四章基于伪距资料的卫星预报钟差精度评估

§4.1精密卫星钟差评估伪距与星地距比对计算的钟差

§4.2卫星精密钟差评估激光与伪距比对计算的钟差

§4.3本章小结

第五章卫星钟差预报及一种改进算法

§5.1引言

§5.2最小二乘法

§5.3灰色系统模型

§5.4一种卫星钟差短期预报的方法

5.4.1模型优化方法

5.4.2算例分析

5.4.3小结

§5.5灰色系统模型的优化方法应用于卫星钟差的预报

5.5.1原始序列的预处理以及模型优化方法

5.5.2算例与分析

5.5.3小结

§5.6本章小结

结论与展望

参考文献

硕士在读期间发表论文情况

硕士在读期间参加和完成的科研与工程项目

致谢