北斗导航卫星精密定轨及定位研究

发布时间：2020-09-02 09:37

　　卫星导航与空间位置服务在军事、交通、无人驾驶以及日常生活中发挥的作用越来越重要。我们国家自己研发并已经在使用的北斗卫星导航系统(BDS-2)基本可以实现在亚洲太平洋区域的高精度PVT服务。导航卫星的精密轨道是实现高精度空间位置服务的基础。针对北斗卫星精密轨道确定问题,通过研究BDS单系统以BDS多系统融合定轨的方法,以提高轨道精度。采用BDS单系统以及BDS多系统融合精密单点定位技术对北斗高精度空间服务能力进行分析。研究结果对现阶段北斗卫星导航系统的精密定轨以及北斗全球空间服务系统的建设具有一定参考价值。论文主要研究内容如下:1、分析了导航卫星数据处理方法,阐述了北斗卫星数据预处理理论及方法。利用多系统数据预处理软件,对MGEX站多模观测数据进行了处理,跟据当天数据完整率及测站周跳统计,剔除数据BDS数据完整率小于80%的测站,对观测站网进行了优化,实验结果表明,剔除部分测站能够提高BDS的轨道精度。2、研究了北斗导航卫星非差精密定轨的理论与方法,利用MGEX站全球观测数据,进行了 BDS单系统非差精密定轨实验,分别计算了 1天弧段跟3天弧段的BDS卫星轨道。弧段实验结果表明,不同轨道类型北斗卫星,定轨精度存在差异,具体表现为MEO类型卫星最好,GEO类型外符合精度不稳定。1天弧段轨道外符合精度,径向优于12cm,切向优于25cm,法向优于88cm。3天重叠弧段轨道内符合精度稳定,径向RMS优于20cm,切向跟法向RMS优于80cm。3、给出了 BDS导航卫星多系统融合精密定轨的关键技术,并基于全球MGEX观测数据进行了精密定轨实验。实验中分别采用了 BDS/GPS、BDS/GLONASS以及BDS/GPS/GLONASS三种导航卫星定轨模式,实验结果表明,增加卫星系统能改善观测几何构型,提高定轨精度,同时增加定轨弧长,也能相应的提高轨道精度。1天弧段轨道外符合精度,径向优于1Ocm,切向优于20cm,法向优于80cm。3天重叠弧段轨道内符合精度稳定,径向优于11cm,切向优于23cm,法向优于70cm。4、利用高精度卫星轨道以及钟差产品,以及高精度定位软件,进行了 BDS、BDS/GPS、BDS/GLONASS 以及 BDS/GPS/GLONASS 4 种模式的 PPP 静态实验。结果表明,采用BDS单系统PPP,东、北、高程方向RMS优于1.8cm,而采用多系统融合精密定位解算,东、北、高程方向上的RMS值,均优于1cm。这表明增加可见卫星数,能够缩短定位收敛时间,提高解的稳定性。
【学位单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：P228.4
【部分图文】：

区域导航,定轨,星座,技术路线

图１．１技术路线逡逑Ｆｉｇ．邋１．１邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑本文针对北斗导航系统区域导航星座，利用高精度定轨软件，对ＢＤＳ导航逡逑星的精密定轨理论与精密定轨精度进行了分析，并根据解算出的卫星轨道进逡逑了静态精密单点定位实验，验证了邋ＢＤＳ系统的空间位置服务能力。逡逑文章第一个介绍的是导航卫星经常用到的时空基准，也就是时间系统还有逡逑坐标系统，此外，还大概介绍了导航卫星的误差来源还有观测模型。然后针对逡逑斗单系统的观测数据，开展北斗单系统精密定轨的研宄，对比分析了轨道的逡逑符合精度。之后针对多系统融合精密定轨进行了研宄，基于多个ＧＮＳＳ系统逡逑数据质量控制，给出了观测站网的优化，根据给出的多系统融合精密定轨的逡逑键技术，进行多系统融合的精密定轨实验，并分析了定轨的内符合与外符合逡逑度。将解算出的卫星轨道跟武汉大学的最终轨道产品进行了比较，验证了本逡逑解算轨道的正确性。最后为了提高ＢＤＳ的空间位置服务能力，进行了静态单逡逑

转换关系,能级,原子秒,跃迁辐射

５．原子时逡逑由于原子中的由一种能级到另一个能级时所产生的电磁波频率非常稳定，逡逑所以可以当做高精度的时间基准来使用。１９６７年１０月，在第十三届国际计量大逡逑会上，以下这个定义被通过：从１９５８年１月１日零时ＵＴ１起算，位于海平面逡逑上的Ｃｓｌ３３原子基态两个超细能级间在零磁场中跃迁辐射震荡９１９２６３１７７０周所逡逑持续的时间为一个原子秒。它是连续且均匀的。逡逑

卫星导航系统,精密定轨,导航卫星,相对论效应

逦导航卫星精密定轨理论基础逡逑统之间的关系如图２．１所示。逡逑逦邋＋（ＴＡＩ－ＵＴＣ）邋（逦邋＋３２．１８４ｓ逦｜逦｜邋相对论效应邋逦逡逑ＵＴＣ邋逦？邋ＴＡＩ邋逦？邋ＴＴ邋逦？邋ＴＤＢ逡逑＋（ＵＴ１－ＴＡＩ）逦

【相似文献】