BDS/GPS双系统多频单历元定位方法研究

摘要

目前，随着GPS系统的日趋成熟，我国BDS系统呈现快速发展的趋势，全球卫星导航定位系统进入全面建设和发展的时代。BDS是全星座播发三频信号的卫星导航系统，多频观测值线性组合有利于形成更优的组合观测值，对伪距观测值进行噪声分析也是提高伪距定位精度的前提。本文围绕BDS/GPS双系统多频单历元定位，开展了多频观测值线性组合、伪距观测值噪声分析以及BDS/GPS单历元定位方面的相关研究。主要研究内容及结论如下:
　　1、详细论述了GNSS定位基础理论，并分析了多频观测值线性组合。对BDS和GPS系统的星座结构、信号结构、时间系统和坐标系统分别进行介绍，其次分析了GNSS定位中的各项误差和误差消减方法。根据多频线性组合观测值的特性，选择不同基线长度下合适的线性组合。
　　2、分析了BDS系统伪距噪声特性。分别对单频、双频和三频板卡的伪距噪声进行测试，实验结果表明，卫星高度角对伪距噪声大小具有一定影响。对于BDS系统不同的卫星类型，其相应频点上的伪距噪声处于同一个量级，每颗卫星三个频点上的伪距噪声大小具有差异，当卫星高度角变化时，三个频点的伪距噪声比值保持稳定。对于司南K508板卡，其BDS伪距噪声比值为0.57和0.26。伪距噪声大小随时间变化稳定，没有特殊的环境干扰时，其伪距噪声大小不会发生突变。
　　3、BDS/GPS多频单历元定位模型研究。其中主要包括单频伪距差分模型、双频消电离层伪距差分模型、三频无电离层最小噪声模型、BDS超宽巷定位模型以及BDS/GPS宽巷定位模型和无电离层组合定位模型，提出了基于噪声定权的BDS三频伪距无电离层最小噪声模型。实验结果表明:对于18km的基线，BDS单频伪距差分模型中B3定位精度最高。BDS三频无电离层伪距定位模型加入GPS系统无电离层观测值后，其定位精度有明显的提升。同时利用BDS伪距噪声对该模型定权后，可以提高该模型的定位精度。
　　4、测试了不同基线长度下各种模型的定位性能。对于8km基线、26km基线、41km基线和74km基线，BDS超宽巷模型平面和高程方向定位精度均优于0.2m，其中对于8km基线，BDS/GPS宽巷平面和高程方向定位精度分别优于0.05m和0.1m，模糊度固定成功率为100％;对于26km、41km和74km基线，BDS/GPS宽巷平面和高程方向精度均优于0.2m，模糊度固定成功率分别为96.1％、95.6％和90.7％。实验测试结果表明，对于短基线，可采用BDS超宽巷模型和BDS/GPS宽巷模型进行单历元导航定位，对于中长基线，可采用BDS超宽巷模型进行单历元导航定位。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 多频观测值线性组合

1．2．2 伪距观测值噪声分析

1．2．3 BDS／GPS多频单历元定位

1．3 本文主要研究内容

第二章 GNSS误差源及观测方程

2．1 GNSS定位基础

2．1．1 GNSS星座结构

2．1．2 GNSS信号结构

2．1．3 GNSS时间系统

2．1．4 GNSS坐标系统

2．2 GNSS误差源

2．2．1 与卫星有关的误差

2．2．2 与传播路径有关的误差

2．2．3 与接收机有关的误差

2．3 观测值线性组合

2．3．1 GNSS观测方程

2．3．2 多频观测值线性组合

2．4 本章小结

第三章 BDS／GPS多频伪距噪声分析

3．1 BDS／GPS多频伪距噪声模型

3．2 实验结果及分析

3．2．1 单频伪距噪声实验结果

3．2．2 双频伪距噪声实验结果

3．2．3 三频伪距噪声实验结果

3．3 本章小结

第四章 BDS／GPS多频单历元定位方法

4．1 基于伪距的多频单历元定位

4．1．1 BDS／GPS单频伪距定位模型

4．1．2 BDS／GPS双频无电离层伪距定位

4．1．3 BDS三频无电离层最小噪声伪距定位

4．1．4 基于噪声定权的BI)S三频无电离层最小噪声伪距定位

4．2 基于宽巷的多频单历元定位

4．2．1 BDS超宽巷／宽巷定位

4．2．2 BDS宽巷无电离层定位

4．2．3 BDS／GPS宽巷定位

4．2．4 BDS／GPS宽巷无电离层定位

4．3 算例分析

4．3．1 多频伪距单历元定位结果

4．3．2 基于宽巷的多频单历元定位结果

4．4 本章小结

第五章 BDS／GPS多频单历元定位精度测试

5．1 自编软件简介

5．2 短基线精度测试

5．3 中长基线精度测试

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 主要工作及结论

6．2 研究展望

致谢

参考文献