精密卫星钟差解算与精密单点定位固定解方法研究

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精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)通过使用精密轨道和钟差产品,可直接获得用户端静态厘米至毫米级、动态分米至厘米级的高精度绝对坐标,是一种可以直接获得精确位置的实时动态定位技术手段之一。实时性与高精度一直以来都是PPP的重点研究内容,精密卫星钟差产品精度作为影响定位结果的主要因素之一,存在预报困难且精度较差、事后产品延迟时间较长等问题。这主要是由于星载原子钟受到太空环境、自身材料等复杂因素综合影响,难以精确建模。因此,研究精密卫星钟差解算模型对获取实时高精度钟差序列具有重要意义。此外,标准PPP定位模型中,模糊度参数受仪器硬件延迟影响而失去整数特性,一般采用浮点解方式估计,同样限制了 PPP收敛速度和定位精度。已有研究表明,硬件延迟中的整数部分会被模糊度完全吸收,破坏整数特性的仅为硬件延迟中小数部分,即小数周偏差(Fractional Cycle Bias,FCB)。对于分析FCB统计特性以及研究相应的PPP模糊度固定方法将极大扩展PPP应用领域。为此,本文围绕精密卫星钟差解算、FCB精确建模估计与PPP固定解三方面展开研究,主要研究内容和成果包括:(1)为获取实时高精度钟差序列,详细研究精密卫星钟差解算模型。推导了基于非差、星间单差、历元差分以及混合差分模型下精密卫星钟差解算数学模型,基于自编程序实现了相应模型的解算,并分析了不同模型的优缺点。结果表明,采用自估钟差可到达与IGS事后产品基本相当的PPP定位精度,收敛时间方面可进一步优化。(2)为实现对FCB的准确建模与估计,基于IGS轨道和自估钟差产品研究了非差模型下FCB解算方法。通过IGS观测数据基于自编软件解算得到宽巷和窄巷FCB序列,并对其进行统计分析。结果表明,自估FCB产品具有较好的内符合精度,宽巷FCB具有较好的外符合精度,如何提高数据利用率为下一步研究重点。(3)为实现PPP固定解,研究了基于FCB的用户端PPP模糊度固定方法。通过自编软件结合生成的精密钟差以及FCB产品,选取未参与FCB解算的IGS观测数据进行静态和动态PPP实验,并分别统计模糊度浮点解以及模糊度固定解下的定位精度和收敛时间。结果表明,模糊度成功固定后,E、N、U三方向上整体偏差序列都更加平稳,精度明显提高,但仍存在部分历元模糊度固定错误等现象有待进一步解决。图[32]表[16]参[99]
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