基于设计模式的GNSS数据解算软件GNSSer的设计与开发

采用C#语言，在.NET 4.5框架下，利用6种设计原则和6种设计模式解决GNSS数据处理软件开发中反复出现的问题，开发GNSS分布式数据处理软件GNSSer，达到统一与打破GNSS数据处理中面向对象方法在分析、设计和实现之间壁垒的目的，具有易维护、易扩展、易复用和灵活多样的特点。     

三频BDS电离层延迟改正分析

针对电离层改正会引起观测噪声放大,尤其三频二阶改正致使观测噪声被过分放大的不足,该文分别推导了BDS电离层双频一阶改正、三频一阶改正和三频二阶改正模型及三频载波无电离层组合模型。改正电离层延迟的同时会不同程度地放大观测噪声,为此分析比较了各种方法改正后的观测值精度和观测噪声,并对不同方法的应用进行了分析。     

北斗在轨卫星钟产品质量分析

星载原子钟是卫星导航系统的星上时间基准,其性能的优劣直接决定了导航定位服务的质量。我国BDS目前处于全面建设阶段,对BDS卫星钟产品进行质量分析以及在轨星载原子钟的性能评估是一项重要的工作。目前,多个GNSS分析中心同时提供BDS卫星钟差产品,但对于不同分析中心的钟差产品特性对比和分析却鲜有报道。因此,本文从连续性指标、一致性指标、拟合精度指标、预报特性指标,对CODE、GFZ和WHU分析中心的北斗卫星钟差不同采样间隔数据进行了对比和分析。同时,基于北斗卫星钟产品对北斗系统星载原子钟短期频率稳定性进行了评估,得出了一些有益的结论。     

不同采样间隔的钟差数据对钟差预报的影响分析

在卫星导航定位系统中,星载原子钟的钟差预报在维持系统时间同步、满足实时精密单点定位的需求等方面具有重要的作用。目前,钟差预报主要研究的是预报模型,关于钟差数据对钟差预报结果影响的研究还很少。基于IGS提供的30s、5min和15min采样间隔的精密钟差数据,分析和研究在预报条件相同时,不同采样间隔的钟差数据对钟差预报效果的影响。以常用的灰色模型和二次多项式模型对不同类型的卫星钟差进行预报和分析,结果表明,相同预报条件下钟差数据的采样率对预报结果有影响,IGS的15min采样间隔的精密钟差数据较另外两种采样间隔的精密钟差数据能得到更好的预报结果。     

一种顾及钟差周期误差和随机特性的卫星钟差预报方法

提出一种顾及钟差周期误差和随机特性的卫星钟差预报方法。首先通过比较二次多项式加1、2、3、4个主要周期误差的模型,取其优者求得钟差预报的拟合值;然后针对拟合残差值的随机特性采用灰色模型进行建模,求得拟合值残差预报值;最后,将其与之前求得的预报值相结合得到最终的钟差预报值。采用IGS的15 min精密钟差数据进行实验,结果表明,在短期预报中,加2个主要周期误差的模型预报性能最好,并且新模型的预报精度优于常用算法。     

非差非组合与组合模型定位性能对比及并行设计

分别采用非差无电离层组合模型与非差非组合模型进行批量静态定位解算,对比两者的定位精度以及ZPD估计精度。设计并实现两种模型的并行解算方法,提高非差模型的计算效率。大网数据实验结果表明,两种模型定位精度基本一致,非差非组合ENU的3个方向平均偏差为(4.2,2.8,6.6)mm,组合模型的平均偏差为(4.0,2.8,6.3)mm,但非差非组合模型的解算更加耗时,约是组合模型计算时间的1.4倍。多核环境下,两种模型的并行解算效率均比传统串行模型得到了提高。结果表明,双核并行和四核并行的计算效率比单核串行计算均分别提高了40%和60%以上。     

GNSS大网双差模型并行快速解算方法

针对GNSS大网数据采用双差模型解算时存在时效性差的问题,提出了一种改进的独立双差观测值构建与独立基线并行解算的方法,采用并行技术实现多核并行与网络多节点并行的双层自动快速解算策略。通过对约375个IGS站1周的观测数据进行处理,改进的独立双差观测值选取方法比传统路径最短方法所选的单天全网独立双差数据平均多了53万个,E、N、U方向坐标重复性平均提升了14.0%、12.9%和29.2%。采用不同解算策略的计算结果表明,4台普通计算机的并行计算比传统串行方案的计算效率提升了14倍左右,如375个测站采用改进观测值构建方法的4节点并行方案仅需要35.62min,显著提高了整网双差的解算效率。     

多元总体最小二乘在大旋转角三维坐标转换中的应用

传统的Bursa七参数模型坐标转换方法在大旋转角应用中存在不足,且未考虑到随机误差。基于EIV模型的多元总体最小二乘方法,不仅考虑了系数矩阵和观测值的随机误差,而且直接通过奇异值分解求解坐标旋转矩阵,大大简化了计算步骤,无须迭代计算。推导了多元总体最小二乘的坐标转换公式,设计了转换算法,并利用模拟数据对大角度三维坐标转换进行了验证。结果表明:多元总体最小二乘方法比基于Gauss-Markov(GM)模型的最小二乘方法的精度更高,且无须迭代计算,计算过程更加高效。