北斗双频定位性能优化研究

摘要

BDS是中国自主研发的全球卫星导航定位系统。目前BDS是正处于系统建设阶段，已实现了亚太区域正式服务。但和美国与俄罗斯发展已经非常成熟的GPS和 GLONASS导航系统相比，在伪距双频定位精度上还有一定差距。这一实际情况也影响了我国BDS在实际应用中推广普及。由于伪距单点定位具有不存在整周模糊度解算、接收机价格便宜和定位速度快等优势，已经深入日常生活、国民生产的方方面面，被广泛用于物流、地质勘测、车辆的跟踪与调度、远洋捕鱼、陆地救援、船舶远洋导航和进港引导等领域，因此在经济、军事上存在着无法替代的重要作用和意义。不断完善和发展我国BDS是满足经济建设、科技发展与国家安全等各方面的必然要求。随着我国BDS的不断发展必将逐渐的打破现今GPS和GLONASS在导航定位领域垄断的地位,增强我国的综合国力。 本文以提高北斗双频伪距定位精度为目的,重点研究了影响北斗双频伪距定位精度的卫星DCB参数。基于电离层的特点与我国北斗系统实际情况提出了解算BDS卫星DCB参数的算法，并将解算参数代入实际北斗双频伪距定位的实现中。具体研究工作如下： 本文首先介绍了BDS中的时间系统与坐标系统，并给出了相应的公式。随后针对双频伪距单点定位的基本原理以及定位中常见的误差进行了描述，并给出了相应修正模型与公式，分析了BDS卫星定位与GPS定位的卫星钟差修正的差异，为后文研究提供依据。 随后，针对我国BDS发展实际情况以及电离层变化特点，本文从卫星DCB原理以及常用的解算方法出发，提出了两种解算 BDS卫星 DCB的方法：一种GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星DCB的方法；基于双系统IPP VTEC近似法解算北斗卫星DCB的方法。分别基于上述两种方法利用实测数据解算了BDS卫星DCB。并与权威发布值做比较，比较结果表明两种方法有效可行。并分析两种方法的优劣性。 最后，利用全国的7监测站2014年年积日为124~130天连续7天的实测数据，将解算的卫星DCB与卫星广播DCB分别运用到BDS双频伪距单点定位中，统计比较了运用两种参数修正钟差后的定位精度。结果表明：利用解算DCB可使北斗双频伪距定位三维精度提高2.2m~5.7m，改善幅度为17.73%~34.61%。 本文通过对长时间连续观测数据的仿真分析和对算法的实践应用，验证了GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星DCB的方法以及双系统IPP VTEC近似法解算北斗卫星 DCB的方法的有效性和可行性，这对于提高当前北斗卫星DCB精确解算以及提升双频定位服务性能具有一定的参考价值。

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第一章 绪论

§1.1 研究背景与意义

§1.2 国内外研究现状

§1.3 本文研究目的及主要内容

§1.4 论文组织架构

第二章 北斗伪距双频单点定位原理

§2.1 BDS组成概述

§2.2空间坐标系

§2.3时间系统

§2.4北斗伪距双频单点定位基本原理

§2.5北斗伪距双频单点定位主要误差修正

§2.5 本章小结

第三章 GPS/BDS多频单站电离层模型与解算卫星DCB的研究

§3.1 单站电离层延迟模型的建立

§3.2算例分析

§3.3本章小结

第四章双系统IPP VTEC近似法解算北斗卫星DCB的研究

§4.1双系统IPP VTEC近似法的建立

§4.2算例分析

§4.3本章小结

第五章 BDS双频伪距单点定位分析

§5.1数据来源

§5.2基本处理流程

§5.3最小二乘算法

§5.4仿真及定位精度分析

§5.5本章小结

第六章 总结与展望

§6.1 全文工作总结

§6.2 未来工作展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士期间主要研究成果