北斗三频长基线模糊度固定算法及其应用研究

摘要

我国BDS系统采用三频技术，可提供三个频率的观测值。三频观测值可以形成更多组合波长更长、组合噪声更小、电离层延迟更小的组合，有利于减小观测误差。基于现有的双频理论，深入研究三频导航定位技术中周跳探测理论和模糊度固定算法，可以提高导航定位的精度和效率。因此，本文针对北斗三频周跳探测和长基线模糊度固定问题做了深入的研究分析，其主要研究内容如下：
　　（1）在分析双频导航定位模型的基础上，以载波观测值为例，简要介绍了三频组合观测理论，探讨了组合观测值的选取条件，分析推导了一些常用的线性组合方程。
　　（2）针对BDS三频观测数据的周跳探测问题，深入分析三频伪距相位组合周跳探测方法和三频无几何相位组合周跳探测方法，采用北斗三频实测数据进行验证。结果表明这两种方法都存在不敏感周跳，无法单独应用于三频数据的周跳探测中。因此，在周跳探测中需要根据不敏感周跳的特点，联合多种方法进行周跳探测。
　　（3）为实现在电离层活跃期对北斗三频观测值的周跳探测，在分析北斗三频观测值特性的基础上，推导并提出一种北斗三频无几何无电离层组合周跳探测方法。针对该方法存在的缺点，结合二次历元间差分的无几何相位组合法，对北斗三频观测数据进行周跳探测。并利用电离层高度活跃时期的观测数据对该方法进行验证，实验结果表明，该方法可以在高电离层影响下探测所有周跳，并可用于北斗三频实时导航定位中的周跳处理。
　　（4）推导了混合整数模型最小二乘模糊度解算过程。分析了TCAR法Geometry-free模型在短基线模糊度解算中的应用，并利用不同长度的短基线验证Geometry-free模型模糊度的解算效果，结果表明，随着基线长度的增加，受电离层、对流层误差的影响，模糊度波动范围越来越大，无法通过取整直接固定模糊度。
　　（5）针对长基线中模糊度固定困难的问题，分析了影响长基线模糊度固定的因素，研究了TCAR法中的Geometry-based模型模糊度解算理论，提出采用多历元平滑的方法进行模糊度固定。采用模糊度固定的宽巷和超宽组合观测值形成一个无电离层的组合观测值去固定窄巷模糊度，结合北斗三频长基线数据对该方法进行验证，定位结果表明，当窄巷模糊度被固定以后其定位精度可以达到厘米级。
　　（6）将北斗三频相对定位技术应用到滑坡监测中，通过形变监测平台模拟滑坡变形过程，用不同长度（30m，60km和110km）的BDS基线对形变过程进行了监测，实验结果表明，随着基线长度的增长，其监测误差越来越大。最后通过滑坡实例进行验证，并与高精度全站仪监测结果进行分析对比，结果表明北斗三频相对定位技术完全可独立应用于滑坡的高精度形变监测。

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第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究意义及主要研究内容

第二章 北斗三频观测模型及组合理论

2.1 基本观测量

2.2 观测模型

2.3 误差与改正

2.4 差分观测方程

2.5 北斗三频组合理论

2.6 本章小结

第三章 北斗三频周跳探测理论与方法

3.1 周跳探测的理论基础

3.2 双频周跳探测

3.3 北斗三频周跳探测方法

3.4 本章小结

第四章 北斗三频模糊度解算理论研究

4.1 模糊度解算理论

4.2 北斗三频短基线模糊度解算

4.3 北斗三频长基线模糊度解算

4.4 本章小结

第五章 BDS三频相对定位技术在滑坡灾害监测中的应用

5.1 BDS高精度定位技术在滑坡监测中的应用

5.2 BDS应用于滑坡模拟实验及结果分析

5.3 滑坡监测实例（以黄土滑坡为例）

5.4 本章小结

结论与展望

结论

下一步工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢