Тип работы:
Предмет:
Язык работы:


Моделирование хода бортовых часов и разрешение целочисленной фазовой неоднозначности в спутниковой навигации

Работа №128135

Тип работы

Дипломные работы, ВКР

Предмет

информационные системы

Объем работы60
Год сдачи2022
Стоимость4270 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
20
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Список иллюстраций 3
Список таблиц 4
1 Введение 5
2 Глобальные спутниковые навигационные системы 7
3 Коррекция рядов поправок бортовых часов 17
3.1 Описание алгоритма коррекции 18
3.2 Коррекция единичных выбросов 19
3.2.1 Разделение ряда на участки 19
3.2.2 Поиск и коррекция скачков 20
3.2.3 Фильтрация 20
3.3 Результаты применения алгоритма 21
4 Проблема учета атмосферной рефракции 37
5 Определение целочисленной неоднозначности 42
5.1 LAMBDA 42
5.1.1 Редукция 42
5.1.2 Целочисленные трансформации Гаусса 43
5.1.3 Перестановки 44
5.1.4 Алгоритм редукции 45
5.1.5 Дискретный поиск 46
5.2 MLAMBDA 48
5.2.1 Модифицированная редукция 48
5.2.2 Модифицированный поиск 50
5.3 Проверка 52
6 Заключение 53
Список литературы

В последнее время все большее значение приобретает метод точного абсолютного решения (ТАР) или Precise Point Positioning (PPP) для определения координат по наблюдениям навигационных космических аппаратов (НКА). Точность координат пунктов, определяемых этим методом уже приближается к точности координат, определяемых относительными методами. Однако, погрешность результатов обработки наблюдений, полученных методом PPP обусловлена точностью эфемерид НКА, бортовых шкал времени, а также фазово-кодовых сдвигов. В точности оценивания эфемерид НКА в настоящее время достигнут большой прогресс, центры анализа ГНСС (Глобальных навигационных спутниковых систем) предоставляют пользователям спутниковые эфемериды с точностью 2-3 см. Кроме того, в силу динамических причин, эфемериды космических аппаратов изменяются гладко. Фазово-кодовые сдвиги также оцениваются с высокой точностью, а также несущественно влияют на точность координатных определений. Что же касается бортовых шкал времени, то точность их оценивания центрами анализа явно недостаточна для достижения сантиметровой точности координатного оценивания методом PPP. Ряды поправок к бортовым часам получаются независимо для каждого интервала обработки, что не гарантирует их непрерывности. Помимо этого, при оценке поправок, последние не представляются гладкими функциями, как в случае эфемерид.
В данной работе исследовалась одна из причин появления срывов фазы в навигационных наблюдениях. В рядах поправок к бортовым часам были обнаружены скачки, вызванные недостатками используемых моделей. В данной работе предложен метод автоматического поиска и исправления вышеуказанных недостатков. Были обработаны данные центра анализа ИАЦ-КВНО за 2017 год.
Далее рассмотрен один из часто используемых в обработке методов разрешения целочисленной неоднозначности LAMBDA и его модификация MLAMBDA.
Во второй главе дано краткое описание и история навигационных систем. В третьей главе описан алгоритм коррекции скачков в рядах поправок бортовых часов. В четвертой главе описаны проблемы учета атмосферной и ионосферной задержек. В пятой главе рассмотрен один из популярных методов разрешения целочисленной неоднозначности и его модифицированная версия.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!


В работе рассмотрена проблема повышения точности навигационных спутниковых определений за счет уменьшения влияния целочисленной неоднозначности фазовых измерений. Во-первых, выполнено исследование бортовых шкал времени навигационных спутников ГЛОНАСС и GPS за 2017-ый год по данным центров анализа ГНСС-измерений. Исследование показало, что вследствие несовершенных моделей бортовых часов шкалы времени аппаратов содержат фиктивные разрывы и скачки. Данные особенности бортовых шкал времени приводят к срывам фазы навигационных сигналов и, как следствие, к ухудшению точности координатных определений. На основе анализа данных, а также современных моделей бортовых часов была построена новая модель, опирающаяся на теорию оптимальной фильтрации Стратоновича. Кроме того был построен алгоритм автоматического поиска и устранения фиктивных скачков бортовых шкал времени. На основе построенной модели и алгоритма были обработаны бортовые шкалы за период 2017-ого года и построены нормализованные шкалы для каждого аппарата на данный период времени. Далее в работе рассмотрен алгоритм разрешения целочисленной фазовой неоднозначности и его применение в контексте решаемой задачи. Показана эффективность некоторых модификаций данного алгоритма.


1. Ansari K., Corumluoglu O., Verma P. An overview of the International GNSS Service (IGS) //. Т. 3. — 06.2017. — С. 54—58. — DOI: 10.13140/ RG.2.2.18533.91367.
2. Beard R., Senior K. Clocks // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 121—164. — ISBN 978-3-319¬42928-1. — DOI: 10 . 1007 /978 - 3 - 319 - 42928 - 1_5. — URL: https : //doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_5.
3. Chang X.-W., Yang X., Zhou T. MLAMBDA: a modified LAMBDA method for integer least-squares estimation // Journal of Geodesy. — 2005. — Янв. — Т. 79. — С. 552—565. — DOI: 10.1007/s00190-005-0004-x.
4. CODE final product series for the IGS / R. Dach [и др.] //. — 2016.
5. CODE product series for the IGS-MGEX project / L. Prange [и др.] //. — 2017.
6. CODE rapid product series for the IGS / R. Dach [и др.] //. — 2016.
7. CODE’s five-system orbit and clock solution—the challenges of multi-GNSS data analysis / L. Prange [и др.] // Journal of Geodesy. — 2017. — Апр. — Т. 91, № 4. — С. 345—360. — ISSN 1432-1394. — DOI: 10.1007/s00190- 016-0968-8. — URL: https://doi.org/10.1007/s00190-016-0968-8.
8. Combining consecutive short arcs into long arcs for precise and efficient GPS Orbit Determination / G. Beutler [и др.] // Journal of Geodesy. — 1996. — Т. 70. — С. 287—299.
9. Emde Boas P. van. Another NP-complete problem and the complexity of computing short vectors in a lattice // Tecnical Report, Department of Mathmatics, University of Amsterdam. — 1981.
10. Euler H.-J., Landau H. Fast GPS ambiguity resolution on-the-fly for real¬time application. — 1992. — Янв.
11. Fincke U., Pohst M. Improved methods for calculating vectors of short length in a lattice, including a complexity analysis // Mathematics of computation. — 1985. — Т. 44, № 170. — С. 463—471.
12. Flight Characterization of New Generation GNSS Satellite Clocks / O. Montenbruck [и др.] // NAVIGATION. — 2012. — Т. 59, № 4. — С. 291— 302. — DOI: https : //doi . org/10 . 1002/navi . 22. — eprint: https : / / onlinelibrary . wiley . com/ doi /pdf / 10 . 1002 /navi . 22. — URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/navi.22.
13. GNSS processing at CODE: status report / R. Dach [и др.] // Journal of Geodesy. — 2009. — Т. 83. — С. 353—365.
14. Gold R. Optimal binary sequences for spread spectrum multiplexing (Corresp.) // IEEE Transactions on Information Theory. — 1967. — Т. 13, № 4. — С. 619—621. — DOI: 10.1109/TIT.1967.1054048.
15. Golomb S., Welch L. Shift Register Sequences. — Holden-Day, 1967. — (Holden-Day series in information systems). — URL: https : / /books . google.ru/books?id=LqtMAAAAMAAJ.
16. Hauschild A. Basic Observation Equations // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 561—582. — ISBN 978-3-319-42928-1. — DOI: 10.1007/978-3-319-42928- 1_19. — URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_19.
17. Hauschild A. Precise GNSS Clock-Estimation for Real-Time Navigation and Precise Point Positioning : Dissertation / Hauschild Andre. — Miinchen : Technische Universitat Miinchen, 2010.
18. Hauschild A., Montenbruck O. Kalman-filter-based GPS clock estimation for near real-time positioning // GPS Solutions. — 2009. — Июль. — Т. 13, № 3. — С. 173—182. - ISSN 1521-1886. - DOI: 10.1007/s10291-008-0110- 3. - URL: https://doi.org/10.1007/s10291-008-0110-3.
19. Hegarty C. J. The Global Positioning System (GPS) // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 197— 218. — ISBN 978-3-319-42928-1. — DOI: 10.1007/978-3-319-42928-1_7. — URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_7.
20. Hobiger T., Jakowski N. Atmospheric Signal Propagation // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 165—193. — ISBN 978-3-319-42928-1. — DOI: 10. 1007/978-3-319- 42928-1_6. — URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_6.
21. Huang G., Zhang Q. Real-time estimation of satellite clock offset using adaptively robust Kalman filter with classified adaptive factors // GPS Solutions. — 2012. — Окт. — Т. 16, № 4. — С. 531—539. — ISSN 1521¬1886. — DOI: 10.1007/s10291-012-0254-z. — URL: https : //doi . org/ 10.1007/s10291-012-0254-z.
22. Interface Specification IS-GPS-200. — 2019. — URL: https://www.gps. gov/technical/icwg/IS-GPS-200K.pdf.
23. Jakowski N. Ionosphere Monitoring // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 1139—1162. — ISBN 978-3-319-42928-1. — DOI: 10.1007/978-3-319-42928- 1_39. — URL: https://doi.org/10.1007/978-3-319-42928-1_39.
24. Jonge P. J. de, Tiberius C. C. J. M. The LAMBDA method for integer ambiguity estimation: implementation aspects //. — 1996.
25. Kalman R. E. A New Approach to Linear Filtering and Prediction Problems // Journal of Basic Engineering. — 1960. — Март. — Т. 82, № 1. — С. 35—45. - ISSN 0021-9223. - DOI: 10.1115/1.3662552. - eprint: https: / / asmedigitalcollection . asme . org/ fluidsengineering/ article - pdf/82/1/35/5518977/35_1.pdf. - URL: https://doi.org/10.1115/ 1.3662552.
26. Kasami T. WEIGHT DISTRIBUTION FORMULA FOR SOME CLASS OF CYCLIC CODES //. - 1966.
27. Multi-GNSS satellite clock estimation constrained with oscillator noise model in the existence of data discontinuity / C. Shi [и др.] // Journal of Geodesy. - 2019. - Апр. - Т. 93, № 4. - С. 515-528. - ISSN 1432-1394. - DOI: 10. 1007/s00190-018-1178-3. - URL: https://doi.org/10.1007/s00190- 018-1178-3.
28. Pohst M. On the Computation of Lattice Vectors of Minimal Length, Successive Minima and Reduced Bases with Applications // SIGSAM Bull. - New York, NY, USA, 1981. - Февр. - Т. 15, № 1. - С. 37-44. - ISSN 0163-5824. - DOI: 10 . 1145/1089242.1089247. - URL: https : //doi . org/10.1145/1089242.1089247.
29. Schnorr C.-P., Euchner M. Lattice basis reduction: Improved practical algorithms and solving subset sum problems // Mathematical programming. - 1994. - Т. 66, № 1. - С. 181-199.
30. Teunissen P. Least-Squares Estimation of the Integer GPS Ambiguities. - 1993. - Янв.
31. Teunissen P. The least-squares ambiguity decorrelation adjustment: A method for fast GPS integer ambiguity estimation // Journal of Geodesy. - 1995. - Нояб. - Т. 70. - С. 65-82. - DOI: 10.1007/BF00863419.
32. Teunissen P. J. G. Integer Least-Squares //V Hotine-Marussi Symposium on Mathematical Geodesy / под ред. F. Sanso. - Berlin, Heidelberg : Springer Berlin Heidelberg, 2004. - С. 69-80. - ISBN 978-3-662-10735-5.
33. The LAMBDA method for integer ambiguity estimation: implementation aspects / P. D. Jonge [и др.] // Delft Geodetic Computing Centre LGR Series. — 1996. — Т. 12.
34. Verhagen S., Teunissen P. J. Least-Squares Estimation and Kalman Filtering // Springer Handbook of Global Navigation Satellite Systems / под ред. P. J. Teunissen, O. Montenbruck. — Cham : Springer International Publishing, 2017. — С. 639—660. — ISBN 978-3-319-42928-1. — DOI: 10 . 1007/978-3-319-42928-1_22. — URL: https://doi.org/10.1007/978- 3-319-42928-1_22.
35. Xu P., Shi C., Liu J. Integer estimation methods for GPS ambiguity resolution: an applications oriented review and improvement // Survey Review. — 2012. — Т. 44, № 324. — С. 59—71. — DOI: 10 . 1179 / 1752270611Y . 0000000004. — eprint: https : / / doi . org / 10 . 1179/ 1752270611Y . 0000000004. — URL: https : / / doi . org / 10 . 1179/ 1752270611Y.0000000004.
36. Yao Y. Theory and realization of GPS orbit integration // Geo-spatial Information Science. — 2008. — Март. — Т. 11. — С. 1—5. — DOI: 10 . 1007/s11806-007-0138-5.
37. Интерфейсный контрольный документ для сигналов ГЛОНАСС. — 2008. — URL: http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/ 2016/08/ICD_GLONASS_rus_v5.1.pdf.
38. Стратонович Р. Л. Оптимальные нелинейные системы, осуществляющие выделение сигнала с постоянными параметрами из шума //. Т. 6. — 1959. — С. 892—901.


Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ