GPS载波相位时间频率传递研究

摘要

论文的主要目标是研究基于Ashtech Z12T的GPS载波相位时间频率传递(以下简称GPSCPTT)。论文通过研究GPSCPTT基本原理、Ashtech接收机的校准及其他误差改正、周跳检测与修复、整周模糊度解算方法等关键技术，初步实现了UTC(k)-UTC(j)之间的GPSCPTT，开发了GPSCPTT时间传递计算软件。论文主要内容包括：
　　 研究了GPSCPTT的基本原理；利用Matlab Simulink仿真了GPS接收机中载波相位测量的方法和原理，利用实测数据实现了载波相位测量。
　　 为了提高GPSCPTT的精度，对对流层等几种误差改正提出新的方法。主要包括：IGS观测数据应用于对流层改正;双频P码和双频载波测量电离层实测改正的精度比较，认为在τ＜5～6d时，双频载波实测改正精度更高；固体潮对天线坐标的影响改正；IGS精密星历和钟产品数据在GPSCPTT中的应用；Ashtech Z12T接收机的校准。
　　 研究了多项式拟合和双频电离层残差组合法的周跳解算方法在GPSCPTT中的应用，该方法能够检测到0.5周的周跳;同时讨论了一种基于小波变换的周跳检测与修复方法。
　　 对经典的LAMBDA(the Least-Squares Ambiguity Decorrelation Adjustment)方法方作了改进，经典的LAMBDA方法能同时解算接收机坐标和整周模糊度，改进后的方法只解算整周模糊度，因此提高了解算的速度；另外研究了利用双频P码伪距约束条件来解算GPSCPTT中的整周模糊度。
　　 分别利用数据交迭方法和连续滤波方法消除了GPS时间传递中的不连续现象。NTSC-NICT之间的GPSCPTT实验表明，比对结果在取τ＜5d时，其TDEV和MDEV较GPSCV和GPS P3都有明显的提高。
　　 开发了GPSCPTT数据处理软件，利用该软件对NTSC、USNO、PTB等实验室的观测数据进行了处理，结果和参考文献中的处理结果接近，证实了该软件设计正确。和IGS的处理结果相比，GPSCPTT时间稳定度优于0.1ns/d。
　　 最后，研究了GPSCP平滑码伪距测量，平滑方法缩短了码测量的数据采样率，提高了时间传递的短期稳定度。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

第一章引言

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.3 GPSCPTT研究进展

1.4主要成果及内容安捧

第二章 时间频率传递及GPSCPTT原理

2.1 GPS简介

2.2 GPST与TAI和UTC时间尺度

2.3几种时间传递方法

2.3.1 TWSTFT时间传递

2.3.2 GPS时间传递

2.3.3激光时间传递

2.3.4光纤时间传递

2.3数据格式说明

2.4 GPSCP测量原理

2.5本章小节

第三章GPS载波相位测量仿真研究

3.1 GPS载波相位测量的仿真

3.2码测量分析及仿真结果

3.3载波相位测量

3.4本章小节

第四章GPSCPTT误差改正研究

4.1 IGS精密星历改正

4.2固体潮改正

4.3相对论改正

4.4双频实测电离层改正

4.5对流层改正

4.6频率间偏差校准

4.7卫星天线相位中心改正

4.8多路径及其他误差

4.9接收机校准

4.10本章小节

第五章GPS载波相位周跳检测与修复研究

5.1周跳产生的主要原因

5.2周跳检测和修复的常用方法

5.3多项式拟合与双频电离层残差法组合检测周跳

5.4基于小波变换的周跳检测与修复

5.5本章小节

第六章GPS载波相位整周模糊度解算研究

6.1整周模糊度解算基本方法

6.2双频P码伪距约束的整周模糊度解算

6.3改进的LANBDA方法

6.3.1参数最小二乘估计

6.3.2模糊度去相关处理及搜索空间尺寸确定

6.4本章小节

第七章GPS载波相位时间频率传递

7.1稳定度表征方法

7.2 GPS CP频率传递

7.3 GPS CP时间传递

7.4 GPS CP连续时间传递

7.5 GPSCP平滑GPSCV

7.6几种传递方法的比较

7.7时间传递软件设计

7.8本章小节

第八章结论及展望

发表的学术论文

参考文献

致 谢