利用单频多GNSS观测值同步估计VTEC和卫星DCB的算法研究

基本信息
批准号:41774042
项目类别:面上项目
资助金额:70.00
负责人:张宝成
学科分类:
依托单位:中国科学院精密测量科学与技术创新研究院
批准年份:2017
结题年份:2021
起止时间:2018-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:刘腾,李敏,张红星,张啸,查九平,赵传宝
关键词:
北斗导航卫星系统精密单点定位电离层监测卫星差分伪距偏差单/双频
结项摘要

In the context of GNSS-based applications, Vertical Total Electron Content (VTEC) is one of the key parameters for ionosphere monitoring, while satellite Differential code biases (DCB) account for one type of correction that is of necessity to the realization of services including precise positioning. At present, the single- and dual-frequency schemes employing, respectively, “code-minus-phase” and “geometry-free” linear combinations, can both serve the needs of VTEC estimation with complementary advantages. Single-frequency scheme corresponds to fairly low expense in relation to receiver hardware. At the same time, dual-frequency scheme is in support of joint estimation of satellite DCB, along with VTEC. ..With these facts in mind, this proposal presents a so-called “modified single-frequency scheme”: its point of departure is the single-frequency, multi-GNSS observations that have been corrected using the precise satellite orbit and clock products, in which information about the satellite DCB shall show up; its key technique is the realization of Kalman-filtered-based “single-frequency, multi-GNSS” uncombined precise point positioning (PPP), serving as a tool for extracting the ionospheric delays; its main feature is the possibility of joint estimation of VTEC and satellite DCB; its advantage is low hardware expense and simple software implementation. ..The outcomes of this proposal shall enrich the model and applicability of uncombined PPP, and further GNSS data processing theory. In the meantime, they can also provide a novel idea for GNSS-based ionosphere monitoring, and contribute a new method to multi-GNSS (including Chinese BDS) satellite DCB calibration.

在全球导航卫星系统(GNSS)应用中,垂向总电子含量(VTEC)是电离层反演的一类重要参数,卫星差分伪距偏差(DCB)则是实现精密定位等服务的一类必要改正。分别采用单频“伪距减相位”和双频“无几何影响”组合观测值的单、双频方案均可用于估计VTEC,且优点互补:单频方案的接收机硬件成本低,双频方案能同步估计卫星DCB。为此,本项目提出一种“单频改进方案”:其出发点是经精密卫星轨道和卫星钟差改正后的单频多GNSS非组合观测值,其中包含了卫星DCB信息;其核心技术是实现“单频多GNSS”非组合PPP的滤波算法,作为获取电离层斜延迟的手段;其特色是可同步估计VTEC和卫星DCB;其优势是硬件投入少、软件实现简单。研究成果将可丰富非组合PPP的模型,拓展非组合PPP的应用,发展GNSS数据处理理论;也可为GNSS电离层反演提供新思路,为包含我国BDS在内的多GNSS卫星DCB标定贡献新方法。

项目摘要

从以我国北斗卫星导航系统为代表的GNSS(Global Navigation Satellite System)观测数据中获取的VTEC(Vertical Total Electron Content)和SDCB(Satellite Differential Code Bias)两类参数可分别应用于大气电离层反演和精密导航定位授时。本项目开展了基于单频多模观测数据同步估计VTEC和SDCB的方法研究。研究内容包括:首先,构建单频多模观测方程,特色在于借助参数重整方法消除若干类参数线性相关引起的秩亏问题。其次,实现了单频多模非组合PPP(Precise Point Positioning)滤波算法,用于(近)实时地提取电离层斜延迟参数,并随后将其输入至薄层假设模型,最终得到了VTEC和SDCB估值。研究结果包括:一、基于最小二乘方差分量估计方法分析了不同类型测地型接收机的单频多模数据,准确构建了顾及精度、互相关和时间相关等性质的单测站观测值随机模型,并率先分析了全球首款支持北斗三号的TRIMBLE-ALLOY接收机的数据质量;二、基于低成本UBLOX接收机的单频多模实测数据,实现了VTEC和多模SDCB的高精度估计,各类估值的RMS量级分别为0.5 TECu(VTEC)、0.2-0.5 ns(GPS-SDCB)、0.4-0.7 ns(GLONASS-SDCB)、0.3-0.5 ns(GALILEO-SDCB)和0.5-1.0 ns(BDS-SDCB);三、提出了一种能准确分离RDCB(Receiver Differential Code Bias)短时变化趋势的改进平滑伪距方法,分析了全球近400个IGS(International GNSS Service)跟踪站的多频多模数据,发现近三成跟踪站的RDCB存在显著的天内变化,且该变化的主要影响因素是天线的环境温度。科学意义包括:发展了GNSS数据处理理论,精化了PPP模型算法,为实现高反演精度、低硬件成本的大气电离层研究提供了新思路,为北斗等GNSS-SDCB标校贡献了新方法。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

基于分形L系统的水稻根系建模方法研究

DOI:10.13836/j.jjau.2020047
发表时间:2020
2

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
3

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

基于 Kronecker 压缩感知的宽带 MIMO 雷达高分辨三维成像

DOI:10.11999/JEIT150995
发表时间:2016
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019

张宝成的其他基金

批准号:41604031
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31660106
批准年份:2016
资助金额:38.00
项目类别:地区科学基金项目
批准号:71571182
批准年份:2015
资助金额:25.80
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

多频多GNSS卫星相位偏差估计与播发形式优化的方法研究

批准号:41604031
批准年份:2016
负责人:张宝成
学科分类:D0402
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
2

基于原始观测值的多GNSS多频统一处理理论与方法

批准号:41374034
批准年份:2013
负责人:楼益栋
学科分类:D0402
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
3

综合观测值组合与网解处理的多频率GNSS信号偏差建模与估计

批准号:41904016
批准年份:2019
负责人:龚晓鹏
学科分类:D0402
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

基于BDS/GNSS多模三频非组合精密单点定位的实时电离层VTEC建模模型及算法研究

批准号:41804037
批准年份:2018
负责人:刘腾
学科分类:D0402
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目