發(fā)布時間：2017-05-25 11:03

  本文關(guān)鍵詞：GNSS在軌衛(wèi)星鐘特性分析及鐘差預(yù)報研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著GLONASS和GPS系統(tǒng)在軌星載原子鐘的老齡化和近年新發(fā)射衛(wèi)星鐘的現(xiàn)代化現(xiàn)象并存，衛(wèi)星鐘的特性指標(biāo)除會發(fā)生相應(yīng)的變化還并存著一定的差異性。另外，我國的BDS系統(tǒng)從2007年發(fā)射首顆導(dǎo)航衛(wèi)星后，目前已成功發(fā)射了16顆導(dǎo)航衛(wèi)星，正式提供覆蓋亞太平洋地區(qū)的全天候區(qū)域?qū)Ш蕉ㄎ环⻊?wù)。因此，有必要研究GNSS在軌衛(wèi)星鐘的特性變化規(guī)律，從而保障導(dǎo)航定位以及時頻傳遞的精度。相比其他系統(tǒng)，BDS在軌衛(wèi)星鐘差呈現(xiàn)出突發(fā)性、非連續(xù)性以及難以預(yù)測等新的特征，常規(guī)的鐘差模型和算法無法有效解決這些問題。因此，本文采用GNSS精密衛(wèi)星鐘差產(chǎn)品研究其衛(wèi)星鐘的在軌特性、鐘差預(yù)報模型及預(yù)報算法。同時，考慮到系統(tǒng)時差和衛(wèi)星鐘差的密切關(guān)系，本文還研究了BDS/GPS系統(tǒng)時差實(shí)時預(yù)報模型。本文主要研究內(nèi)容和成果包括： （1）針對GLONASS/GPS在軌衛(wèi)星鐘，采用二次多項(xiàng)式擬合衛(wèi)星鐘差模型，得到了GLONASS與GPS在軌衛(wèi)星鐘的相位、頻率、頻漂以及殘差序列，最后采用改進(jìn)總方差和哈達(dá)瑪總方差分別計(jì)算了Cs鐘和Rb鐘的穩(wěn)定度指標(biāo)，揭示了GLONASS和GPS在軌衛(wèi)星鐘的相位、頻率、頻漂及殘差指標(biāo)的變化規(guī)律；發(fā)現(xiàn)GPS BLOCK IIF型衛(wèi)星鐘穩(wěn)定度最高，其次是GPS BLOCK IIR-MIIR型Rb鐘和在軌時間較短的GLONASS衛(wèi)星鐘，然后是GPS BLOCK IIA型Cs鐘和在軌時間較長的GLONASS衛(wèi)星鐘，穩(wěn)定度最差的是GPS BLOCK IIA型Rb鐘。 （2）針對BDS在軌衛(wèi)星鐘，評價了所有在軌衛(wèi)星鐘的千秒穩(wěn)及其隨時間的變化趨勢、GEO/IGSO/MEO以及星座的千秒穩(wěn)均值。結(jié)果表明，除了個別衛(wèi)星鐘千秒穩(wěn)的時間序列出現(xiàn)跳變，其它衛(wèi)星均相對平穩(wěn)；BDS衛(wèi)星星座的千秒穩(wěn)均值為1.69E-13，GEO衛(wèi)星鐘的千秒穩(wěn)均值最小，數(shù)值為1.64E-13；IGSO其次，數(shù)值為1.68E-13；MEO最大，數(shù)值為1.77E-13。 （3）針對IGU預(yù)報鐘差中存在起點(diǎn)偏差的現(xiàn)象，提出了削弱這種系統(tǒng)性偏差的方法，分析了改進(jìn)后IGU預(yù)報鐘差的精度，發(fā)現(xiàn)了改進(jìn)后的IGU預(yù)報鐘差的殘差比改進(jìn)前更小、更集中；越靠近預(yù)報部分起點(diǎn)，起點(diǎn)偏差的改進(jìn)效果越明顯；改進(jìn)后GPS星座的鐘差內(nèi)符合精度提高了16.2-23.8％，提高了GPS時間系統(tǒng)的穩(wěn)定性；接收機(jī)鐘差動態(tài)解的精度提高了30.5-45.4％，對精密授時有一定的應(yīng)用價值。 （4）在多項(xiàng)式模型的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了顧及起點(diǎn)偏差改正和周期項(xiàng)改正的BDS衛(wèi)星鐘差預(yù)報模型，并且分析了在軌衛(wèi)星鐘相位跳變的特征，歸納了相位跳變的探測方法，進(jìn)而獲得了BDS鐘差預(yù)報算法。結(jié)果表明：24小時和6小時平均鐘差預(yù)報精度為7.91ns、2.27ns。 （5）針對BDS/GPS系統(tǒng)時差預(yù)報研究，在闡述GNSS系統(tǒng)時間定義的基礎(chǔ)上，構(gòu)造了適用于BDS/GPS系統(tǒng)時差的多項(xiàng)式預(yù)報模型，該模型在二次項(xiàng)參數(shù)選取、顯著周期項(xiàng)確定以及觀測權(quán)函數(shù)選擇等方面進(jìn)行了改進(jìn)。同時，基于AR模型的預(yù)報特點(diǎn)，進(jìn)一步構(gòu)建了多項(xiàng)式和AR模型的組合時差預(yù)報方法。算例結(jié)果顯示：新模型的單天時差預(yù)報精度優(yōu)于0.4ns，，顯著優(yōu)于其他傳統(tǒng)方法。
【關(guān)鍵詞】：GNSS 衛(wèi)星鐘 穩(wěn)定度 鐘差預(yù)報 時差預(yù)報
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P228.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 引言11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-15
• 1.2.1 星載原子鐘性能特性研究方面13-14
• 1.2.2 衛(wèi)星鐘差模型及預(yù)報研究方面14-15
• 1.3 研究內(nèi)容15-17
• 第二章 GNSS 在軌衛(wèi)星鐘特性分析的基本理論17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理17-18
• 2.2.1 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換17
• 2.2.2 粗差探測方法17-18
• 2.2.3 數(shù)據(jù)跳變探測18
• 2.3 衛(wèi)星鐘的相位、頻率、頻漂確定方法18-19
• 2.3.1 相位、頻率、頻漂的含義18
• 2.3.2 相位、頻率、頻漂的數(shù)學(xué)推導(dǎo)過程18-19
• 2.3.3 相位、頻率、頻漂的估計(jì)方法19
• 2.4 衛(wèi)星鐘的穩(wěn)定度分析模型19-26
• 2.4.1 穩(wěn)定度的含義19-20
• 2.4.2 穩(wěn)定度的計(jì)算模型20-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第三章 GNSS 在軌衛(wèi)星鐘鐘差預(yù)報的基本理論27-38
• 3.1 引言27
• 3.2 衛(wèi)星鐘差的預(yù)報模型27-33
• 3.2.1 多項(xiàng)式預(yù)報模型27-28
• 3.2.2 灰色模型28-31
• 3.2.3 求和自回歸滑動平均模型31-32
• 3.2.4 實(shí)時鐘差預(yù)報模型32-33
• 3.3 衛(wèi)星鐘差的預(yù)報算法33-36
• 3.3.1 序貫最小二乘法33-35
• 3.3.2 卡爾曼濾波參數(shù)估計(jì)35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-38
• 第四章 GNSS 在軌衛(wèi)星鐘的在軌特性分析38-55
• 4.1 引言38
• 4.2 GNSS 在軌衛(wèi)星鐘特性的分析模型38-39
• 4.2.1 粗差探測模型39
• 4.2.2 衛(wèi)星鐘差擬合模型39
• 4.2.3 衛(wèi)星鐘穩(wěn)定度分析模型39
• 4.3 GLONASS/GPS 在軌衛(wèi)星鐘的特性分析39-50
• 4.3.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理40-42
• 4.3.2 相位、頻率、頻漂和殘差特性分析42-46
• 4.3.3 穩(wěn)定度特性分析46-50
• 4.4 BDS 在軌衛(wèi)星鐘的特性分析50-53
• 4.4.1 BDS 在軌衛(wèi)星鐘的星座概況50-51
• 4.4.2 BDS 在軌衛(wèi)星鐘的穩(wěn)定度分析51-52
• 4.4.3 BDS 在軌衛(wèi)星鐘千秒穩(wěn)隨時間變化趨勢52-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第五章 GNSS 在軌衛(wèi)星鐘的鐘差預(yù)報分析55-71
• 5.1 引言55
• 5.2 一種提高 IGU 預(yù)報鐘差產(chǎn)品精度的方法55-61
• 5.2.1 改進(jìn)的 IGU 鐘差預(yù)報模型55-57
• 5.2.2 改進(jìn)的 IGU 預(yù)報鐘差精度分析57-59
• 5.2.3 改進(jìn)的 IGU 預(yù)報鐘差對精密單點(diǎn)定位的影響59-61
• 5.3 一種顧及相位跳變的 BDS 在軌衛(wèi)星鐘差預(yù)報算法61-69
• 5.3.1 在軌衛(wèi)星鐘相位跳變的特征分析61-63
• 5.3.2 一種顧及相位跳變探測的鐘差預(yù)報算法63-64
• 5.3.3 顧及相位跳變的北斗衛(wèi)星鐘差預(yù)報算法驗(yàn)證64-68
• 5.3.4 北斗在軌衛(wèi)星鐘的鐘差預(yù)報性能分析68-69
• 5.4 本章小結(jié)69-71
• 第六章 BDS/GPS 系統(tǒng)時差的組合實(shí)時預(yù)報模型分析71-80
• 6.1 引言71
• 6.2 改進(jìn)的多項(xiàng)式預(yù)報模型71-74
• 6.3 BDS/GPS 系統(tǒng)時差的組合實(shí)時預(yù)報模型74-78
• 6.3.1 組合實(shí)時預(yù)報模型的建立74-75
• 6.3.2 組合實(shí)時預(yù)報流程的步驟75-76
• 6.3.3 組合實(shí)時預(yù)報流程的實(shí)現(xiàn)76-78
• 6.4 組合實(shí)時預(yù)報模型精度分析78-79
• 6.5 本章小結(jié)79-80
• 結(jié)論與展望80-82
• 結(jié)論80-81
• 研究展望81-82
• 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：GNSS在軌衛(wèi)星鐘特性分析及鐘差預(yù)報研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：393507