广播星历误差和电离层矫正精度监测与评估

摘要

卫星导航系统具有重要的经济与军事意义，世界各国均在大力推进卫星导航系统的自主研发与合作开发进程。迄今为止，除目前已有的两大全球卫星导航系统（美国的GPS和俄罗斯的GLONASS全球卫星导航系统）外，中国BDS第三代卫星导航系统，也将于2018年底全面覆盖一带一路地区，并且于2020年底具备全球卫星导航服务能力。此外，欧盟的Galileo卫星导航系统也在积极的朝着全球化方向迅猛推进。 广播星历作为卫星导航电文的重要内容，在实时的卫星导航定位中有着举足轻重的作用。它被用户接收到，并通过用户接收机实时解算出用户位置。但是广播星历的精度不高，不能满足精密定位的需求。精密星历为事后星历，可基本认为是卫星的实际轨道，但是精密星历不能满足用户的实时定位需求。所以本文通过广播星历计算出的卫星轨道与精密星历给出的卫星轨道在拟合后进行对比，计算出卫星的广播星历误差来评估广播星历的精度。其中GPS卫星的广播星历误差最小；四大导航系统的广播星历中R（radical径向）方向的误差最小；北斗系统中GEO卫星广播星历的误差最大，尤其表现在T（tangential法向）方向。 导航信号经过电离层时会产生延迟误差，该误差我们称之为电离层误差，它是导航定位技术中我们关注的重点问题之一。电离层误差产生的原因是因为卫星信号穿过电离层时，由于电离层含有各种自由电子，会影响导航信号的传播路径，继而影响信号传播时间，使系统产生误差。我们有必要去深入研究电离层对导航信号的影响规律，用来消除电离层对导航定位的影响，所以本文采用了电离层格网数据作为基准来评估广播电离层矫正精度。其中Galileo系统的广播电离层矫正精度最好，GPS次之，BDSK8仅适用于中纬度地区，所以对于全球的电离层矫正精度来说最差。

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摘 要

Abstract

1.1 论文的研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容和章节安排

1.4 研究方法

2.1 iGMAS与IGS系统

2.1.2 IGS系统

2.2.1 RINEX格式

2.2.2 IONEX格式

2.3 时空系统

2.3.1 时间系统

2.3.2 空间系统

2.4.1 与卫星有关的误差

2.4.2 与信号传播有关的误差

2.4.3 与接收机有关的误差

2.5 本章小结

3.1 广播星历误差对定位的影响

3.2.1 GPS卫星导航系统

3.2.2 BDS卫星导航系统

3.2.3 GLONASS卫星导航系统

3.2.4 Galileo卫星导航系统

3.3 拟合内插

3.3.1 拉格朗日插值

3.3.2 牛顿插值

3.3.3 切比雪夫多项式拟合

3.4 本章小结

第4章 广播电离层矫正精度

4.1 电离层模型

4.2 电离层延迟改正量

4.3 总电子含量TEC

4.4.1 经验模型改正法

4.4.2 双频改正法

4.5.1 GPS K8模型设计

4.5.2 BDS K8模型设计

4.5.3 NeQuick G模型设计

4.6 格网电离层模型分析

4.7 本章小结

第5章 广播星历与电离层模型精度监测评估

5.1 广播星历误差模型监测评估

5.2 电离层矫正精度模型监测评估

5.3 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致 谢