基于北斗卫星导航系统的双频段差分定位研究

发布时间：2020-09-28 08:11

　　北斗卫星导航系统是我国独立研发、自主管理的全球卫星导航系统,目前已覆盖亚太地区,在我国境内的定位精度可媲美GPS系统;此外,它也是目前唯一支持民用双频段定位的全球卫星导航系统。北斗卫星导航系统在民用和军用领域都扮演着重要的角色,高精度北斗定位已经成为研究热点。本论文开展北斗卫星导航系统的高精度定位研究,主要包含差分技术和双频段融合技术的应用。首先,对北斗卫星导航系统进行了详细的介绍,包括星座卫星组成、坐标系统、时间系统、信号结构和测距码特性等,并对接收机的数据格式RINEX3.02和差分数据传输格式RTCM10403.2的解码进行了叙述;叙述了卫星导航定位的原理,对影响定位结果的误差进行了分析,比较了误差的经典校正模型及其优缺点,并确定了最终采用的模型;在确定导航定位计算的三个步骤之后,根据误差校正模型校正伪距,采用迭代最小二乘法进行位置解算。随后,介绍了BDS的差分定位技术,在分析了目前主流的几种差分技术及其优缺点后,采用伪距差分技术开展单频段的单机定位实验和单基站差分定位实验,采用定位误差和定位均方根误差作为衡量定位结果优劣的指标,对差分定位的效果进行分析,并对B1I和B2I两个单频段的定位效果进行了分析。接着,引入了双频段融合技术,包括载波相位平滑伪距法等,并提出了三种伪距融合算法——伪距平衡算法、组合消电离层误差算法、伪距加权平衡算法,开展双频段融合的单机定位实验和单基站差分定位实验,验证三种伪距融合算法的优劣,并着重分析了双频段融合技术及差分技术的优化效果。最终,本文建立了完整的单基站差分北斗双频段融合定位系统并进行了实验,将三维定位精度由米级提升到分米级,验证了所提出的BDS双频段差分定位方法的高精度和高稳定性。
【学位单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN967.1
【部分图文】：

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上海交通大学硕士学位论文第二章北斗卫星导航系统及数据格式介绍2.1 北斗卫星导航系统简介根据我国卫星导航系统“三步走”的战略部署，先后有三代北斗系统：北斗一号系统、北斗二号系统、北斗三号系统，如图 2-1 所示。北斗一号系统于 2003年建成，服务范围为中国全境及部分周边地区；北斗二号系统是目前正在进行服务的卫星系统，可以为亚太地区的用户提供定位、测速、授时等服务；北斗三号系统即北斗全球系统刚刚进入卫星发射组网阶段，计划将于 2020 年前后实现全球定位。

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图 2-2“北斗一号”卫星导航系统组成Fig.2-2 Components of BDS I“北斗一号”卫星导航系统的基本原理是“双星定位”，首先，地面控制中心发送信号到卫星，卫星将信号转发给用户；然后，用户终端将会响应，再通过卫星将数据回传给地面控制中心，由地面控制中心根据用户终端与两个卫星的距离结合海拔高度以及终端的信号时延进行位置解算，将定位结果发送至卫星，卫星转发至用户终端[24]。“北斗一号”卫星导航系统的局限性非常明显，主要受制于技术体制与规模[25]：定位精度有待提高；有源定位也需要发送信号至卫星，用户的定位信息在地面控制中心可以得到，不利于隐蔽目标；系统的发展主要依赖地面控制中心的建设。为了进一步提高北斗系统的定位精度、完成与其他卫星定位系统的兼容、弥补“北斗一号”卫星导航系统的弊端，我国开始建设更为通用的“北斗二号”卫星导航系统。2.1.2 “北斗二号”卫星导航系统

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上海交通大学硕士学位论文系统，所以将重点介绍该系统的相关内容，从系统组成、坐标信号结构和测距码特性五个方面展开介绍。北斗二号”卫星导航系统组成北斗一号”卫星导航系统相似，“北斗二号”卫星导航系统的座、地面运控段与用户终端。空间星座是由地球静止轨道（G同步轨道（IGSO）卫星和中圆地球轨道（MEO）卫星三种轨道导航星座，分布如图 2-3 所示。根据“北斗网”最新发布的制文件（公开服务信号 2.1 版）》，GEO 卫星轨道高度为 3578经 58.75°、80°、110.5°、140°和 160°，MEO 卫星轨道轨道倾角为 55°，IGSO 卫星轨道高度为 35789km，轨道倾角

【参考文献】