精密卫星钟差的近实时估计

摘要

随着科学技术和人类社会的不断向前发展，人们对测量技术的要求越来越高，而测量也随着时代的不断发展得到了突飞猛进的进步，尤其是卫星导航定位系统的发展。GPS技术现在在各个行业都有着比较广泛的应用，而精密单点定位技术的出现，更加扩展了GPS应用的范围和发展。在精密单点定位中，需要改正考虑的误差比较多，并且其定位原理一般是采用内插全球IGS服务中心发布的精密卫星轨道和精密卫星钟差来求得相应采样间隔的轨道数据和钟差数据。但这受到了精密卫星钟差的精度及实时性的限制，因为IGS发布相应的服务数据是有一定的时间延迟的。所以为了实时精确的进行单点定位，必须实时确定卫星钟差和卫星轨道数据，这也是现在国内外研究的热点问题，所以对卫星钟差的近实时解算的研究具有重要的研究价值和意义。
　　本文的主旨就是要研究精密卫星钟差的近实时解算，探索一个比较成熟、可靠的估计模型和解算方法。通过对精密卫星钟差的近实时估计解算的详尽学习、研究和分析，本文采用香港连续运行参考站数据和香港周边IGS观测站数据作为原始数据。基于非差模式下消电离层组合观测值，并对影响估计效果的各项误差，如对流层延迟误差、天线相位偏差、地球自转改正等各项误差进行模型化和估计处理。针对接收机钟差采用两种方法分别通过卡尔曼滤波来解算卫星钟差，求得的钟差与IGS提供的事后精密卫星钟差进行比较，其绝对钟差的精度能够达到0.5-1ns左右。同时与利用Bernese软件求解卫星钟差进行对比分析，精度明显高于Bernese软件解算结果，并且还利用Bernese软件探讨了不同参考站数据的选择对卫星钟差解算结果的精度影响。基于上述估计所得钟差和比较可靠的信息数据来源可以实现较高精度的实时精密单点定位，能够提供可以参考实用的服务，说明本文研究方法具有一定的实用价值。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及意义

1．4 本章小结

第2章 GPS系统、卫星星历及时间系统

2．1 GPS导航定位系统

2．2 GPS卫星星历

2．3 国际地球参考框架(ITRF)

2．4 GPS时间系统

2．5 本章小结

第3章 精密卫星钟差解算理论

3．1 GPS观测值组合

3．1．1 无电离层组合

3．1．2 电离层残差组合

3．1．3 宽巷组合

3．1．4 窄巷组合

3．1．5 M-WLC组合

3．2 精密卫星钟差解算观测方程

3．2．1 非差组合观测方程

3．2．2 单历元星间差分组合观测方程

3．2．3 历元间差分组合观测方程

3．3 参数估计方法

3．3．1 最小二乘估计理论

3．3．2 卡尔曼滤波

3．3．3 扩展卡尔曼滤波

3．3．4 无逆卡尔曼滤波算法

3．4 本章小结

第4章 钟差实时解算主要误差源及其改正方法

4．1 GPS信号发射源误差

4．1．1 卫星轨道误差

4．1．2 卫星天线相位偏差

4．1．3 相对论效应

4．2 GPS信号在传播过程中的误差

4．2．1 电离层延迟误差

4．2．2 对流层延迟误差

4．2．3 多路径延迟

4．3 卫星接收的有关误差

4．3．1 接收机钟差

4．3．2 接收机天线相位偏差

4．4 其它相关误差

4．4．1 地球自转改正

4．4．2 固体潮的影响

4．4．3 海洋负荷改正

4．4．4 钟跳的探测与修复

4．5 本章小结

第五章 数据处理及其结果分析

5．1 数据处理方案

5．1．1 精密卫星钟差解算方案

5．1．2 精密卫星钟差数据预处理

5．1．3 精密卫星钟差估计方案

5．1．4 精密卫星钟差估计结果的精度评定

5．2 钟差解算结果精度及分析

5．2．1 Bernese软件解算精度分析

5．2．2 非差模式下精密卫星钟差估计

本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及科研成果

致谢