Galileo在轨验证卫星单点定位技术研究

摘要

Galileo卫星导航系统是欧盟自主研制和建立的全球卫星导航系统。1999年2月10日，欧洲委员会正式公布了Galileo计划，并同欧空局共同负责。Galileo作为世界上首个基于民用的全球卫星导航系统，将完全独立于目前的GPS、GLONASS和北斗(BDS)定位系统，并与这些系统保持良好的兼容与互操作性。Galileo目前拥有4颗正常运行的在轨验证(IOV)卫星，从而利用实测数据进行Galileo独立定位已成为可能。Galileo的投入使用将会极大地促进全球定位用户获得频率更多、质量更优的卫星信号，从而更好地提高导航定位的精度。本文在此背景下，系统地研究了Galileo系统，包括时空基准、卫星特点、信号特征、卫星轨道与卫星钟的精度、单频单点定位的精度，并进一步开展了GPS/GLONASS/BDS/Galileo多系统组合单频单点定位技术的研究，利用实测数据实现了当前四个系统的融合定位。本文主要的研究工作如下:
　　1.详细地总结了Galileo卫星导航系统的时空基准、卫星特点和卫星信号特征，并利用实测数据分析了Galileo IOV卫星信号的质量。给出了IOV卫星实时轨道与钟差产品、广播星历产品的精度评估方案，同时，开展了IOV卫星轨道与钟差的精度分析实验。
　　2.系统地介绍了Galileo单点定位中存在的主要误差源及误差处理方法，并重点介绍了Galileo卫星硬件延迟偏差改正的算法与Galileo NeQuick2电离层延迟改正模型。
　　3.在考虑卫星硬件延迟偏差的基础上，建立了Galileo单点定位模型。基于该模型，利用MGEX跟踪站的实测数据进行了Galileo单频单点定位的试算，并与GPS单点定位的性能进行了对比分析。
　　4.在Galileo单点定位模型的基础上，建立了GPS/Galileo双系统组合及GPS/GLONASS/BDS/Galileo四系统组合单点定位的模型，给出了四系统融合定位的时空基准统一方法。同时，利用MGEX跟踪站的实测数据开展了GPS/Galileo及GPS/GLONASS/BDS/Galileo单频单点定位的实验。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．3 研究意义

1．4 研究内容

2 Galileo系统

2．1 Galileo时空基准

2．1．1 Galileo坐标系统

2．1．2 Galileo时间系统

2．2 Galileo卫星

2．2．1 早期Galileo卫星

2．2．2 当前Galileo卫星

2．2．3 未来Galileo卫星

2．3 Galileo信号

2．3．1 Galileo信号特性

2．3．2 Galileo信号调制方式

2．3．3 Galileo IOV卫星信号质量

2．4 Galileo卫星轨道与卫星钟差

2．4．1 Galileo实时轨道与钟差精度分析

2．4．2 Galileo广播星历精度分析

3 Galileo单点定位误差源及处理方法

3．1 卫星轨道与钟误差

3．2 地球自转改正

3．3 对流层延迟误差

3．4 电离层延迟误差

3．5 硬件延迟误差

3．6 多路径误差

4 Galileo单点定位

4．1 Galileo单点定位模型

4．1．1 Galileo单点定位观测模型

4．1．2 Galileo单点定位随机模型

4．2 Galileo单点定位实验与结果分析

4．2．1 数据来源

4．2．2 实验方案设计

4．2．3 实验结果与分析

5 GNSS融合单点定位

5．1 GPS／Galileo组合单点定位模型

5．1．1 GPS／Galileo组合单点定位观测模型

5．1．2 GPS／Galileo组合单点定位随机模型

5．2 GPS／Galileo组合单点定位实验与结果分析

5．2．1 数据来源

5．2．2 实验方案设计

5．2．3 系统时间差GGTO的解算

5．2．4 实验结果与分析

5．3 GPS／GLONASS／BDS／Galileo融合单点定位模型

5．3．1 GPS／GLONASS／BDS／Galileo时空基准统一

5．3．2 GPS／GLONASS／BDS／Galileo融合单点定位模型

5．4 GPS／GLONASS／BDS／Galileo融合单点定位实验与结果分析

5．4．1 数据来源

5．4．2 实验方案设计

5．4．3 实验结果与分析

6 总结与展望

6．1 本文总结

6．2 展望及下一步工作

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢