关键词:
北斗卫星导航系统
高精度定位
模糊度解算
数据处理
摘要:
中国自主建设、独立运行的北斗导航卫星系统(BDS)2012年12月正式运行,系统采用5颗GEO、5颗IGSO和4颗MEO卫星进行组网,采用GEO/IGSO卫星确保了亚太区域用户导航定位的卫星数量,但卫星运行速度、星座结构和卫星可见性相对于单纯采用MEO卫星的GPS/GLONASS系统不同,模糊度解算作为高精度卫星定位的核心技术,对于BDS来说具有特殊性。\n BDS定位模型及相关误差分析。分析了标准单点定位、伪距差分定位和载波双差定位模型,重点探讨了基线长度、卫星高度角对高精度定位主要误差的影响。结果表明,BDS+GPS、BDS+GPS+GLONAS组合后单点定位和伪距差分精度较单系统有提高,电离层、对流层延迟误差与GPS系统具有相同的空间相关性,BDS的B1、B2相位观测噪声为2-3mm,与GPS的L1、L2处于同一精度水平。\n 研究了BDS基线静态及RTK动态模糊度解算方法。针对静态基线解算,通过三差模型周跳探测进行数据预处理,基于部分模糊度固定策略,利用自适应静态模糊度解算方法使得基线解算的精度达到毫米级;利用MW组合和LG组合联合探测法,剔除BDS动态定位数据粗差及周跳,通过“单差估计”与“双差固定”相结合的方式估计BDS-RTK模糊度,采用基于协因数阵的部分模糊度固定策略提高了RTK动态模糊度固定的可靠性和实时性,RTK定位精度达到厘米级。\n 提出了基于岭估计的BDS网络RTK模糊度解算方法。利用BDS卫星的B1、B2载波原始观测数据构造了具有长波长特性的双频线性组合观测量,首先利用MW组合固定中长基线的宽巷模糊度,然后基于岭估计原理引入两个对流层延迟参数估计作为约束量,通过Ratio检验参数大于经验值2来选择最优岭参数进而得到模糊度浮点解,参数估计使解算方程的病态性明显改善,结合LAMBDA算法可搜索固定整周模糊度,基线解算能力达到60公里。\n 研究成果已用于团队自主研制兼容BDS/GPS/GLONASS的网络RTK软件——EarthNetV2.0中,江苏北斗地基增强系统一期工程中搭建测试平台,测试结果表明,新方法能够实现BDS中长基线差分模糊度快速解算的要求,计算量小,便于实际工程应用;利用本文提出的基于部分模糊度固定的BDS-RTK解算策略,RTK初始化效果与商业化RTK设备相当。