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多频GNSS差分码偏差估计方法及应用

张明凯  
【摘要】:差分码偏差是GNSS码信号在卫星与接收机硬件通道内的时延偏差,该参数既是GNSS电离层TEC精确提取建模必须扣除的硬件误差,与之相关的TGD、BGD也是GNSS广播星历中的基本播发参数。同时,DCB的精确估计可以为卫星和接收机的硬件及固件性能提供重要参考。随着当前GNSS的发展及其应用需要,多系统DCB参数的精确确定研究显得日益重要。本文针对GNSS的卫星和接收机的DCB解算做了相应的理论和实验研究,主要分为以下几点:(1)详细介绍了GNSS差分码偏差的计算原理,对比分析了DLR和IGG两机构的DCB计算模型,探讨了使用相位平滑码观测值对DCB解算的利弊。分析了电离层高阶项延迟等因素对DCB解算所需的码观测值的误差影响情况。(2)基于零均值基准约束方法,本文提出了顾及卫星高度角、电离层精度和测站纬度的多频GNSS DCB解算方法。该方法分为:顾及卫星和接收机天线相位中心变化等因素的综合改正模型。针对北斗系统卫星,该模型也包含了卫星星内多径改正;顾及卫星高度角和接收机纬度分布等因素的综合定权模型,该模型有利于提高使用全球范围内的测站进行DCB解算的精度。(3)根据提出的DCB解算模型,对多频GPS、BDS、Galileo和QZSS卫星及接收机的DCB进行解算,获得了GNSS DCB的长期时间序列。对于GNSS卫星的DCB,将本文结果和现有产品转换为同一基准进行比较,并对其变化的影响因素进行了分析;对于GNSS接收机的DCB,将不同品牌接收机的DCB进行对比,获得了不同品牌接收机、不同GNSS的接收机端DCB之间的差异及变化规律。(4)分别使用CUM、DLR、IGG的卫星和接收机DCB产品进行了GPS、BDS、Galileo及多模GNSS的单频、双频和三频的非差非组合PPP实验,分析不同机构DCB产品对定位精度的影响。结果表明,本文解算的DCB定位精度优于已有的DLR、IGG等机构产品。(5)开发了基于本文提出模型的DCB解算软件——CUM-DCB(CUMt DCB)软件,该软件可批量进行多站多天DCB的解算并生成标准BSX(Bias-SINEX)格式的DCB产品文件。通过对比已有的DCB产品,该软件获得的DCB产品满足的PPP应用要求,可以进行实际应用。


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