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CHAMP卫星非差几何法定轨的研究

黄胜  
【摘要】:低轨卫星星载GPS低轨精密定轨是近年来迅速发展起来的一项新的精密定轨技术。利用星载GPS接收机低轨卫星提供的相对经济、精确、连续观测值进行低轨卫星的自主定轨成为精密定轨的有效的途径,具有广泛的应用前景。非差GPS定位与差分方法相比具有不需要地面站、能直接得到测站坐标、工作量小、效率高等优点,因此精密单点定位在低轨卫星的定轨方面具有良好的应用前景。本文系统研究了非差星载GPS低轨卫星定轨中的理论和方法,对以下一些关键问题作了一些有益的探索: (1)系统的研究了非差GPS定轨的观测模型及其误差分析 非差GPS定位观测模型是描述非差观测值与被估计参数之间的函数关系,是非差精密单点定位的基础。本文讨论了GPS非差定轨模型,比较了非差和差分定位模型的优缺点。本文还讨论了一些特殊的非差线形组合观测值的性质及用途,并仔细研究了影响非差定轨的误差因素及其改正方法。 (2)制定了有效的数据预处理方案 星载GPS数据质量控制是星载GPS定轨的关键,数据质量的好坏对最终解的结果有着直接的、十分明显的影响。而本文采用了非差几何法定轨,根据星载GPS观测数据的特点,采用双频观测值之间的组合,制定了适合星载GPS数据预处理方法,详细讨论了数据预处理计算机程序设计思路和一些细节问题。算例结果表明,计算结果表明本文所采取的预处理过程是有效和可靠的,较好的提高了数据质量。 (3)系统地研究了非差几何法定轨方法 本文讨论了精密单点定位的数学模型、其未知参数的估计方法以及随机模型,并详细的讨论了定轨误差的处理方案。本文描述的精密单点定位方法,仅利用低轨卫星的GPS观测资料和IGS精密卫星星历与钟差就可实现低轨卫星的精密定轨。 (4)较系统的研究了消电离层组合的模糊度解算问题 在非差星载GPS定轨中,要想获得高精度的定轨结果,必须使用相位观测 CHAMPJ之星非差几何法定轨的4沙}究 值。而不采用差分时,需要求解相位模糊度。对于利用多余观测来求模糊度由于 存在复杂病态问题,本文加入了伪距观测值进行约束,并取得了优于平滑伪距的 定轨结果。


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