GPS/BDS组合系统单点定位及精度分析

摘要

我国独立运行的北斗系统在亚太地区正式使用，全球组网已经开始，各大导航系统都加快了卫星的发射，导航卫星数量大增，由于可视卫星的增加，使得多系统多星座组合导航成为了GNSS发展的趋势。对于我国来说，GPS与北斗的组合定位必然成为重点和热点，组合定位对于增加可用卫星，减少偶然误差，提高精确性方面有很大的帮助，并且将对于各项误差的改正，各种星座的组合，各类卫星的选取，各种观测值的组合都将成为组合的关键，因为卫星和信号质量有好有坏，所以盲目地增加卫星并不一定该进精度，因此本课题基于GPS/北斗组合定位原理，分析组合系统电离层改进和随机模型精度。本文主要研究内容包含以下几个方面:
　　1.GPS与北斗系统信号结构分析。分析了北斗信号结构和GPS信号包括传统信号和现代化信号，给出了北斗系统导航电文与GPS的差异，根据北斗ICD文件和GPS ICD文件，对北斗和GPS的原始数据进行解析，解析后数据格式为标准的RENIX格式。
　　2.GNSS组合定位理论。介绍了GPS与北斗系统的空间基准和时间基准，对其进行互相转换进行了说明。分别求解GPS、北斗三种卫星的空间位置，给出GNSS观测值、包括载波相位和伪距观测值，最后进行了GPS与北斗的组合定位。
　　3.介绍电离层误差和改正方法，GPS的8系数克罗步歇模型和北斗系统的改进克罗布歇模型，之后又介绍了双频改正和电离层格网模型。针对组合系统电离层延迟改正，又提出了改进后hatch滤波的载波相位平滑伪距的方法。
　　4.介绍了组合系统函数模型和随机模型，分析了几种组合系统随机模型，包括等权模型、高度角模型、PDOP模型和验后方法估计模型，分析了几类随机模型的精度和优缺点，在组合系统定位解算时，选取合适的随机模型。

目录

声明

致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景意义

1．2 主要研究现状

1．2．1 多系统组合观测理论

1．2．2 多系统电离层延迟改正分析

1．2．3 组合系统随机模型精度分析

1．3 主要研究内容

第2章 GPS／BDS组合系统介绍

2．1 组合系统组成概况

2．2 GNSS卫星信号的特性

2．2．1 GNSS信号的调制

2．3 GPS卫星信号结构

2．3．1 传统GPS信号

2．3．2 现代化的GPS信号

2．4 BDS信号结构

2．5 导航电文

2．5．1 GPS导航电文

2．5．2 BDS导航电文

2．6 本章小结

第3章 GNSS距离测量与定位方法

3．1 GNSS测量中涉及的坐标系统与时间系统

3．1．1 坐标系统

3．1．2 时间系统

3．2 GNSS空间卫星位置计算

3．3 GNSS观测值

3．3．1 伪距测量

3．3．2 载波相位测量

3．3．3 组合观测值

3．4 GPS与BDS组合定位

3．4 本章小结

第4章 电离层误差与Hatch滤波

4．1 基于克罗布歇(Klobuchar)的电离层延迟改正法

4．2 双频改正模型

4．3 电离层格网改正法

4．4 基于hatch滤波的相位平滑伪距

4．5 实验与精度分析

4．6 本章小结

第5章 GPS／BDS组合系统伪距单点定位模型精度分析

5．1 平差随机模型

5．2 GPS／BD组合系统伪距单点定位模型和系统误差模型

5．2．1 GPS／BDS组合观测方程

5．2．2 组合系统误差模型

5．3 几种定权方法的理论模型

5．3．1 等权模型

5．3．2 高度角随机模型

5．3．3 顾及PDOP值定权模型

5．3．4 赫尔默特验后方差估计

5．4 实验与分析

5．5 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况