基于北斗双频的非差高精度定位算法的实现

摘要

随着北斗产业化进程的加速，“北斗二代”卫星导航系统的发展越发引人注目。北斗系统对于国防安全和基础建设的作用是不言而喻的。本文基于此前提，对基于北斗系统的双频非差高精度定位算法进行了理论研究和仿真分析。
　　本文首先介绍了北斗系统中的时空系统：即时间系统与坐标系统，并给出了坐标系统相互转换的公式。随后针对单点定位的基本原理进行了描述，同时描述了北斗系统中的误差以及误差放大因子。使用北斗信号发生器验证了定位功能，随后使用MATLAB根据Delft University of Technology提供的北半球天空中的情况进行仿真，验证了电离层、对流层等模型的有效性。并实时接收北斗卫星信号，根据单点单频定位原理进行定位，绘制定位偏差图。
　　随后，本文讨论了双频精密单点定位的三种常用数学模型：非差模型、UofC模型、无模糊度模型，针对每种模型说明了其优势劣势，并确定了最终研究所使用的模型。针对观测方程进行线性组合，阐明了不同线性组合的优劣，并通过混合搭配线性组合的方式以探测周跳、修复周跳、解算整周模糊度等以获得更为干净的观测值。
　　其后讨论了精密单点定位中的误差，阐明了双频组合后的误差来源及修正方法。确定了双频非差高精度定位算法的流程以及参数估计方法，包括最小二乘法解算位置、速度和时间以及通过卡尔曼滤波的方法定位解算，分析两种算法的优劣并确定本文研究所使用的方法。
　　最后，使用北斗双频接收机实时接收北斗卫星系统发射的信号，进行实时解算，得出定位结果的偏差图，与单频单点定位的偏差图进行对比，说明性能改进的情况。并针对北斗系统中仍存在的问题进行说明，展望未来的研究方向。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.3本文的研究工作及内容安排

第二章 单点定位的基本原理

2.1时间系统

2.2坐标系统

2.3坐标系间的转换

2.4北斗卫星导航定位算法的基本原理

2.5伪距的测量

2.6误差放大因子

2.7北斗卫星导航系统的误差分析

2.8单频单点定位仿真及实验结果分析

2.9本章小结

第三章 双频精密单点定位的数学模型

3.1双频精密单点定位的观测方程及其线性化

3.2三种双频精密单点定位模型

3.3三种模型的对比分析

3.4线性组合观测值

3.5本章小结

第四章 双频精密单点定位的主要误差及改正模型

4.1与卫星有关的误差

4.2与信号传播路径有关的误差

4.3与接收机观测站有关的误差

4.4本章小结

第五章 双频精密单点定位的基本流程及参数估计方法

5.1基本处理流程

5.2最小二乘估计

5.3卡尔曼滤波参数估计

5.4仿真及结果分析

5.5本章小结

第六章 总结与展望

6.1论文总结

6.2前景展望

致谢

参考文献

个人简历及攻硕期间取得的研究成果