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关键词： 船舶定位监控   北斗卫星导航系统   船舶自动识别系统   信息融合   交互式多模型卡尔曼滤波  

摘要： 目前海上航行已经实现船舶的无人驾驶技术,但船员依然需要在驾驶舱中对船舶状态进行监控,无法做到船舶状态信息移动端的实时共享,且船员水平参差不齐,在驾驶舱中无法对复杂的航行状况做出合理判断。因此,针对船舶状态信息无法在移动端实时共享的现状,本文设计了一种基于北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)/船舶自动识别系统(Automatic Identification Systems,AIS)信息融合的定位监控系统,旨在可以在移动端实现船舶信息实时共享。其次针对AIS系统定位精度较低,安全性、稳定性不足的问题,本文提出了一种BDS/AIS融合定位算法,该算法采用联邦卡尔曼滤波结构结合改进交互式多模型卡尔曼滤波(Interacting Multiple Model Kalman Filter,IMM-KF)信息融合算法,最后应用了协方差交叉(Covariance Intersection,CI)融合算法,对北斗和AIS数据进行融合,提高定位精度与可靠性。本文为了实现该系统进行了以下研究:(1)针对单一AIS系统定位精度不高且可靠性不强的问题,本文提出了BDS/AIS信息融合定位算法,该算法采用了联邦卡尔曼滤波结构并融合IMM-KF滤波算法与CI融合算法进行定位,并对IMM-KF做出了改进,采用自适应卡尔曼滤波代替IMM-KF中的卡尔曼滤波部分。经仿真实验证明,该算法具有更高的定位精度及稳定性,相较于单一AIS系统,提高精度在20%左右,且更加可靠。(2)设计了系统的整体框架并确定各个模块实现的功能,船舶融合定位监控系统主要由主控模块、北斗模块、无线局域网络(Wireless Fidelity,WIFI)模块、Android手机终端组成。主控模块主要是接收北斗和AIS数据并进行解码,解码后采用信息融合算法进行融合,将融合后的数据传输给WIFI模块;AIS提供船舶状态数据,北斗模块作为GNSS接收器,为系统提供卫星定位数据观测源;WIFI模块为系统提供通信链路,Android手机终端主要负责捕获WIFI模块传输的船舶信息,在显示模块显示船舶的状态信息,在地图中显示位置。(3)根据系统功能需求确定了控制芯片STM32的型号和各模块的器件种类,通过使用C语言在Keil uVision5软件上对硬件系统各模块功能程序进行设计与实现。采用JAVA程序设计语言在Android Studio软件开发平台上完成了基于Android系统客户端的监控软件。对船舶融合定位监控系统的各个模块分别进行调试与整体联合调试,最后进行实验设计,实验结果表明:本系统使用的融合定位算法相较于原算法具有更高的精度和稳定性,且可以在船上任意位置对船舶状态进行监控。

关键词： 北斗卫星导航系统   性能评估   选星算法   熵权TOPSIS   电离层闪烁  

摘要： 随着各国卫星导航系统的发展升级,系统服务性能指标体系及评估技术也在不断的迭代优化。为了促进北斗卫星导航系统在民航领域的应用和推广,关键任务是对正常应用场景和电离层异常场景下的服务性能进行多方面的评估验证。因此,本文对北斗卫星导航系统航空服务性能评估技术展开研究,主要研究成果和创新点包括: 第一,通过梳理全球不同民用航空组织发布的性能标准规范和系统性能发展报告等文件,明确了服务性能评估工作所需要的关键指标及相关参数,研究了各项性能指标的计算方法及民航应用需求,分析了电离层环境对服务性能的影响。 第二,基于服务性能指标参数体系,利用实际测试数据和模拟飞行轨迹定量分析了正常场景下的北斗卫星导航系统的服务性能。针对电离层闪烁场景对用户端信号跟踪和定位解算的影响,提出了基于伪距观测质量的完好性评估方法,依据伪距域完好性评估结果,为位置域完好性监测提供预警信息。基于强闪烁造成的信号载噪比深度衰落,分析了强闪烁场景下卫星几何分布和服务可用性的变化。最后,基于所提方法对不同强度闪烁场景下的航空服务性能进行评估。 第三,针对电离层闪烁场景下传统选星定位算法缺乏对卫星综合质量的考虑,依据卫星特征参数的变化特性,以可见星综合评价序列为选星依据,提出了基于熵权TOPSIS的多特征综合选星算法。克服了主观设定选星数目的局限性,优化了电离层闪烁场景下的系统定位服务性能。

关键词： 电离层模型   精度评估   误差预报   误差补偿   长短时记忆神经网络   北斗卫星导航系统  

摘要： 随着日常导航定位需求的不断增多，单频接收机以其价格低、体积小和便于携带等优点得到了广泛应用。对于单频用户，电离层延迟误差需要利用广播电离层模型进行改正，北斗卫星导航系统(BeiDouNavigationSatelliteSystem,BDS)在导航电文中播发BDSKlobuchar和BDGIM模型参数供用户使用，为了评估BDS广播电离层模型的精度并加以改进，本文开展了一系列研究工作:　　1)BDS广播电离层模型精度评估。利用2022全年的数据对BDSKlobuchar(BDSK8)和BDGIM模型进行了精度评估工作，同时将GPSKlobuchar(GPSK8)模型作为对比。结果表明，在全球范围内，BDGIM模型均优于BDSK8模型和GPSK8模型，BDSK8模型在北半球中纬度地区精度优于GPSK8模型;在不同季节BDGIM模型精度均优于BDSK8模型和GPSK8模型，三个模型在秋季的模型精度最低，且夜间精度优于日间;在2021年11月磁暴期间,BDSK8模型没有出现明显精度下降，GPSK8和BDGIM模型出现了轻微精度下降。　　2)BDS广播电离层模型在伪距单点定位中的性能评估。利用2022年不同季节的数据，应用不同的广播电离层模型进行伪距单点定位实验，结果表明，在全球范围和不同季节，使用BDGIM模型的定位精度均优于BDSK8和GPSK8模型，三个模型在北半球定位精度优于南半球，在夏季、冬季的定位精度优于春季和秋季;2021年11月磁暴期间，部分测站出现精度下降，下降数值在3m以内。　　3)基于LSTM神经网络建立BDSK8误差预报模型。在分析BDSK8模型误差时变规律的基础上，构建基于LSTM神经网络的BDSK8误差预报模型，利用不同季节的数据进行实验分析。结果表明:春夏秋冬4个季节的平均预报精度分别为9.6TECU、3.1TECU、6.2TECU和4.0TECU,最小预报误差低于1TECU,但在赤道双峰地区或海洋区域，预报误差有可能会增大;此外，BDSK8模型误差的预报精度与纬度有一定相关性，且在春季和秋季表现更明显，与经度无明显相关性。　　4)BDSK8模型误差补偿结果分析。利用预报得到的BDSK8误差对模型进行补偿，分析补偿后的模型(BDSK8+)精度以及定位精度变化情况。结果表明:BDSK8+模型在春季、秋季和冬季实验中，平均RMS分别减小了4.5TECU、3.9TECU和1.7TECU,平均改正率(PER)分别提高了9.0％、12.5％和12.3％,且赤道双峰地区精度改善效果明显，此外夏季实验中模型精度没有明显变化;综合RMS和PER结果来看，BDSK8+模型对BDSK8模型的优化主要体现在夜间时段;定位结果方面，相对于BDSK8模型，BDSK8+模型在春季、秋季和冬季的定位精度提高了15％～27％。

关键词： 北斗卫星导航系统   隐蔽工程   位移监测   坐标传递   降噪分析  

摘要： 位移监测是工程结构健康监测的重要组成部分,而隐蔽工程的位移往往因其无法直接接触和观测而难以监测。为了避免隐蔽工程发生位移而引发灾害对人民生命财产造成威胁,隐蔽工程需要一种全方位、全天化、自动化、实时化的位移监测系统。为了满足隐蔽工程位移监测需求和解决隐蔽工程位移无法直接接触观测的问题,本文提出一种基于北斗系统的隐蔽工程位移监测方法。该监测系统主要由北斗系统接收设备和姿态传感器组成,采用北斗系统监测数据对隐蔽工程测点提供起算坐标,使用姿态角进行坐标传递,并建立北斗系统隐蔽工程位移计算模型。具体工作内容如下:(1)针对隐蔽工程位移监测的需求以及卫星信号遇到障碍物会衰减的问题,设计了结合北斗系统接收设备和姿态传感器的隐蔽工程位移监测系统。北斗接收设备作为表面接收设备,完成表面位置监测,并为隐蔽工程测点提供解算起点。使用安装了姿态传感器的连接杆连接北斗接收系统和隐蔽工程测点,利用姿态角与连接杆长度进行坐标传递,最后计算隐蔽测点位移量。(2)针对北斗接收设备与姿态传感器采样频率不一致的问题,在数据采集时间一致情况下进行数据对应方法研究,通过数据对应保证两种传感器的数据量相同,避免在计算位移量时产生错误。(3)针对北斗系统监测数据会受到多径效应以及随机噪声影响的问题,提出自适应噪声完备集合经验模态分解联合自适应阈值小波降噪方法。首先对北斗监测系统采集到的位移数据进行自适应噪声完备集合经验模态分解,然后正确识别含噪声分量和有效分量,最后对含噪声分量进行自适应阈值小波降噪。模拟实验结果和工程实测数据验证均表明,本文提出的降噪方法能提高监测数据的精度和保留更多的位移细节信息。(4)搭建基于北斗系统的隐蔽工程位移监测系统并进行测试,分别对系统进行小位移(<10 cm)和大位移(>10 cm)测试。通过数据采集处理以及实验结果分析,验证了系统的可行性。

关键词： 北斗卫星导航系统   基带信号处理   完好性监测   FPGA  

摘要： 随着社会各领域对卫星导航系统的依赖性不断提升,用户对接收机服务性能的要求也越来越高。因此,为了提高北斗接收机的服务性能,对北斗接收机基带域信号处理技术开展深入研究。其中,重点研究基带域信号捕获技术与信号质量完好性监测技术,保证整个基带域信号在开始处理阶段和最后输出阶段的可靠性,以避免基带域信号对接收机定位性能的影响,从而达到提高北斗接收机服务性能的目的。具体研究内容为:(1)对北斗B1I和B1C信号的生成原理、相关特性以及功率谱密度开展研究与分析,为后续基带域信号处理提供理论基础。并对卫星异常信号的产生方式和信号模型进行梳理,通过结合伪距偏差原理对卫星异常信号相关函数波形进行分析,确定了本文基带域完好性监测对象为基带域相关函数波形。(2)针对B1C自相关函数的多峰特性,提出了一种北斗B1C信号“双路”联合捕获算法。通过对B1C信号单路捕获和双路捕获的优劣进行验证,确定双路捕获算法的优势,再使用伪相关函数对算法进行改进。仿真实验证明,该方法捕获到的北斗B1C信号相关函数主峰特征明显,完全消除旁峰的影响,且在检测概率P=90%时,该算法优于ASPe CT算法约1d B,优于Filtered相关算法约2.5d B。(3)针对基带域异常信号造成的伪距偏差问题,提出了一种基于多路相关器改进的基带域监测方法,该算法主要是对基带域相关函数波形进行监测。本文将基带域监测的载噪比、相关时间以及伪距误差等主要参数考虑到监测结果的决策度量中,以确保监测的准确性。仿真结果表明,该算法能够实时检测出异常信号出现时刻和持续时间,有较高的可靠性。若是可见卫星数足够多,可直接将出现异常信号的卫星排除。(4)在(3)的基础上,本文提出一种基带域监测辅助接收机自主完好性监测(Receiver Autonomous Integrity Monitoring,RAIM)算法。该算法利用基带域监测结果对加权因子进行设计,以达到基带域监测辅助RAIM算法的效果。通过仿真实验分析可知,该方法能够使用基带域监测结果协助RAIM进行完好性监测。(5)将B1I基带信号处理算法在FPGA上进行了设计与仿真。结果表明,设计的各个模块功能正常,能够成功捕获卫星信号并实时给出跟踪信号的质量监测结果,证明了算法的可行性和正确性。

关键词： 第5代移动通信系统   北斗卫星导航系统   到达时间   到达角   融合定位  

摘要： 5G引入的毫米波、大规模天线阵列、超密集组网及终端直通等新技术,能够大幅度提升通信性能的同时,具备解决北斗导航卫星系统定位(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)“最后一公里”难题的潜力,为满足城市峡谷、工业物联网等场景下的高精度定位需求提供助力。目前,针对5G定位展开的研究大多基于仿真信道模拟,部分实测研究使用多基站距离交会定位方法,在对实际信道中距离观测量相关误差的分析与改正有所欠缺;在关于BDS与5G的融合定位方面,目前的研究更多集中在多基站观测的融合定位,在构建的信道场景真实性方面有所欠缺,实际场景中基站往往使用尽可能少的通信基站完成信号覆盖,卫星遮挡程度也更加严重。总结来看,距离观测量的误差分析与抑制、加入角度观测量的5G单基站定位、以及城市复杂遮挡场景的融合定位方法是BDS与5G融合定位领域中有待进一步验证与研究的关键方向。本文使用5G下行定位参考信号的实测信道数据进行了5G到达时间差(Time of Differential Arrival,TDOA)定位算法验证与误差分析,使用上行探测参考信号的实测信道数据进行波达角(Angle Of Arrival,AOA)定位、波达角与到达时间(Time of Arrival,TOA)组合单站定位,并开展与BDS卫星伪距观测值融合定位研究,主要的研究内容及成果工作如下:(1)在厘米级北斗空间基准与纳秒级北斗时间基准的室内试验场中使用n78频段定位参考信号对5G下行TDOA定位方法实测验证,对比了Chan算法、Taylor级数展开算法与残差加权算法三种定位算法在室内热点场景下的定位精度。结果表明Taylor级数算法与残差加权算法静态与动态定位精度均可达分米级,残差加权算法可抑制非视距误差对TDOA观测产生的偏差,有效改善非视距条件下定位精度。(2)提出了一种TDOA的相对定位方法,通过布设已知坐标参考站与用户终端接收相同5G基站信号进行相对定位,该方法避免了常规TDOA定位技术对基站之间较高时间同步要求,可以有效削弱时间基准同步误差对定位性能的制约。(3)在室外城市遮挡场景下,首次使用5G测试终端与商用手机发射n79频段上行探测参考信号进行5G单站AOA定位与AOA+TOA组合定位方法验证。实验表明:商用手机数据质量普遍优于测试终端,AOA观测存在系统偏差,平均精度优于1°,TOA观测值受时间同步精度影响误差,两种观测值的测量误差均随着基站与终端距离增大以及环境的复杂程度而增大;AOA定位平面精度静态最优可达2.35m,定位结果主要受约束高程影响以及系统偏差影响;AOA+TOA组合定位静态最优可达3.21m,定位结果受TOA时间同步误差影响较大。(4)提出一种AOA、TOA观测值与BDS伪距融合单站定位方法,根据卫星高度角进行北斗卫星选星与5G高采样率数据筛选,使用各系统观测值残差进行系统间动态定权。并首次在遮挡场景下进行融合定位方法静态与动态测试,实验结果表明BDS伪距与单基站AOA融合定位使用商用手机可达精度最优,静态定位精度最优可达1.76m;BDS伪距与单基站AOA融合的动态定位测试最优精度可达10.44m;在室外遮挡场景中,加入单基站AOA、TOA进行观测值域融合定位相比5G单基站以及BDS伪距单点定位均有一定提升。

关键词： 北斗卫星导航系统   视觉导航系统   RTK技术   组合导航   路径规划  

摘要： 随着现代化进程的不断加快,无人驾驶技术的飞速发展以及精准农业概念的提出,自主导航系统在农业方面的应用已经成为了农业科技进步的热门问题。农机装备的导航技术是当前国内外农业智能化、无人化、现代化的核心技术之一。在农机装备的导航定位精度方面往往要求苛刻,目前农机装备导航主要以卫星导航为主,单一的卫星导航远远无法满足作业定位精度要求。为实现农机装备的作业导航和精确定位,本文主要研究了基于北斗和视觉的农机装备导航系统,设计了以北斗卫星导航系统和视觉导航系统为主,惯性导航为辅的组合导航系统,在保证稳定性、兼容性、经济性的前提下获得较高的精度。主要研究内容如下:针对单一导航系统在农机装备无人驾驶领域精度低、信息不全等问题,研究了北斗卫星导航系统的工作原理、产生误差的种类和来源,结合视觉导航相关技术,提出基于北斗和视觉的组合导航方法,将RTK(Real-time kinematic)技术与BDS(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)相结合,消除部分卫星定位误差,实现高精度定位。针对传统图像处理方法在进行视觉导航应用时分辨准度低、处理速度慢等问题,研究了深度学习方法和语义分割技术,提出基于语义分割的导航线提取技术,利用PSPNet网络将农机装备作业时获取的图像进行分割,对作物和道路做出识别,根据语义分割识别结果,提出感兴趣区域方法,对目标区域的像素值进行改变,得出道路边界坐标,并取中值进行拟合,进而提取导航基准线。针对无人驾驶农机自主导航作业的需求,以及传统鲸鱼优化算法在求解路径规划问题时收敛速度慢、收敛精度低、易陷入局部最优的缺陷,提出了一种改进鲸鱼优化算法(Improved Whale Optimization Algorithm,IWOA)的农机装备全局路径规划方法,融合了柯西变异、自适应权重因子、逐维小孔成像反向学习三种策略,提高算法的精度和速度,解决无人驾驶农机作业时的路径规划问题。根据农机装备导航系统的总体设计方案及要求,对北斗卫星导航系统、视觉导航系统的各功能模块进行了硬件选型,使用数据融合方法对不同导航系统获取的信息综合分析、估计。将所设计的基于北斗和视觉的农机装备导航系统关键技术规范搭建硬件平台,对系统进行了实验测试,结果表明该导航系统定位精度高、自适应干扰能力强,可满足农机装备作业精度要求,为农机装备的自动导航控制提供了技术支撑。图 40 表 5 参 89

关键词： 地图匹配   多目标优化   微分进化算法   数据融合定位  

摘要： 高速列车的自主连续定位是构建安全、高效、经济、环保的铁路运输网络的重要前提,同时也是建立更先进、更智能的列车控制系统的先决条件。然而,单一定位系统无法保证高速列车的连续实时定位,因此研究不同定位系统的组合定位方法,使不同的定位系统相互协作,是实现高速列车精准定位最有效的途径。随着北斗卫星导航系统的发展,关于北斗卫星和惯性导航系统融合的定位方法的研究已经取得了巨大的进展。依靠这两种定位系统的组合,能够完成正常情况下的列车定位。但当车载卫星定位系统的信号受到遮挡时,会给组合定位系统带来较大影响。为解决这一难点,将地图匹配技术引入融合定位系统,以充分利用路网信息。地图匹配通过将其他定位系统的定位结果与高精度数字地图相比较,可以实时地确定并更新列车精准位置,进而完成对高速列车的高精度定位。因此,研究电子地图信息与其他定位方式结合的定位方式对高速列车定位和控制系统的设计均具有重大意义。基于此,本文所做主要工作如下:(1)首先对高速列车组合定位的国内外方法进行了介绍,然后对北斗卫星导航系统和地图匹配技术的定位原理进行了分析总结。按照不同的轨道线路特征,给出了对应地图匹配技术进行辅助定位的解算过程。由于直接投影的地图匹配方法有着匹配精度低、可靠性差、计算复杂和效率低等缺点,本文将电子地图信息作为约束条件,并直接将其添加到组合定位数据中,进而提出一种基于北斗卫星导航系统、惯性导航系统和电子地图的组合定位高速列车定位方法。(2)通过合理的转化,本文将组合定位问题转变为多目标优化问题,提出一种结合了电子地图数据的高速列车组合定位算法。以北斗卫星导航系统、惯性导航系统和电子地图的组合定位问题为例,本文对定位问题的转化思路为:考虑到惯性导航系统不会发生位置突变,且可以预测下一时刻的列车位置,采用在惯性导航系统的估计位置加上其运行误差范围内的随机值的方法完成种群的初始化;将定位系统的方向相似度和距离误差加权组成优化问题的适应度函数;并将定位系统运行的误差范围和轨道线路特征信息转化为优化问题的约束条件。此外,为更好的解决转化后得到的多目标优化问题,本文通过参考灰狼算法的多优值思想,对微分进化算法的变异操作做出了改进:采用向多个最优值方向的变异的方式更新个体。(3)采用装有北斗卫星导航系统和惯性导航系统的实测数据,对该数据融合匹配定位算法进行了分析验证。实验结果表明,相较于改进前的匹配算法,改进后基于数据融合的地图匹配算法的定位速度和精确度均有提高。新算法的定位精确度满足高速列车定位要求,对提高列车运行可靠性和安全性具有重要意义。此外,本文还与列车定位常用的卡尔曼滤波定位方法进行了对比实验,从对比结果来看,本文所提方法的定位精度更高。

关键词： 北斗卫星导航系统   大气观测误差   整周模糊度   区域网解算   北斗卫星钟差估计  

摘要： 北斗卫星导航系统(Bei Dou Navigation Satellite System,BDS)作为我国自主研制的、具有自主知识产权的卫星导航系统,对于我国建成安全可信、高效便捷的定位导航体系有重要意义。目前,针对多系统组合定位研究日臻成熟。然而,面对信号传播的复杂性、误差源的多样性、精密产品质量的差异性等问题,如何获得高精度的精密产品的是多系统组合定位亟待解决的问题。针对以上问题,本文主要研究内容和结果如下:(1)首先介绍了BDS定位的基础理论。其中包括时间和坐标系统;之后介绍了BDS的观测值与观测模型,推导了BDS基本观测方程和相对定位数学模型以及模糊度固定方法;接下来介绍了随机模型和参数估计方法;最后介绍了定位中的几种误差源并给出了相应的改正模型及削弱方法。(2)通过非差无电离层观测模型进行多系统组合长基线相对定位解算实验,研究了BDS-3单系统精密相对定位效果,以及加入BDS-3卫星对BDS-2、全球定位系统(Global Positioning System,GPS)精密相对定位性能的提升效果。对BDS-2/BDS-3/GPS融合数据进行静态和模拟动态高精度长基线解算实验,分别分析BDS-2、BDS-3、GPS单系统,以及BDS-2+GPS加入BDS-3后对精密相对定位收敛速度及定位精度的影响。实验结果显示:静态和动态数据处理模式下,BDS-3单系统的收敛速度和定位精度与GPS相当,满足于目前的高精度定位的要求;GPS、BDS-2和GPS+BDS-2精密相对定位中引入BDS-3能够有效的提升收敛速度,对于BDS-2单系统提升效果较大。在静态模式下BDS-2中引入BDS-3组成BDS全系统定位效果提升明显,E、N、U三个方向分别提升约66.1%、68.8%、74.4%;E、N方向保持在1 cm以内,U方向保持在2 cm以内;在动态模式下GPS+BDS-2组合系统中引入BDS-3后有一定的提升效果,E、N、U方向定位精度分别提升12.4%、20%、16%左右,收敛时间由平均的29 min提升到17 min,提升了43%左右。(3)基于非差模型验证了通过固定区域内的较少测站获取BDS卫星钟差的方法,将固定站与流动站的卫星钟差项作为公共联立观测方程,在估计参考站位置的同时估计卫星钟差。实验结果表明:两区域内BDS-2单系统的估计钟差最终偏差STD均值为0.068 ns,BDS全系统的估计钟差STD均值为0.059 ns,均与武汉大学事后精密钟差有较好的相符性。为了进一步验证算法的正确性,把估计钟差应用于PPP中,采用本文估计的钟差产品,两区域内BDS-2静态定位精度E、N方向均优于3.3 cm、U方向优于4.0 cm,动态定位精度E、N方向均优于4.7 cm、U方向均优于6.0 cm,BDS全系统静态定位精度E、N方向均优于0.5 cm、U方向优于2.4 cm,动态定位精度E、N方向均优于1.9 cm、U方向均优于3.0 cm。结果表明无论基于哪一区域,在区域内使用估计的钟差,相对于使用WUM事后钟差产品其定位结果都有一定的提升。该论文有图37幅,表7个,参考文献72篇。

关键词： 电离层监测   异常值分析   全球导航卫星系统   北斗卫星导航系统  

摘要： 随着全球导航卫星系统的快速发展，多频率多星座GNSS为电离层监测带来了新的机遇与挑战。其中，BDS星座三种轨道的卫星可提供有别于其他卫星星座的电离层信息，为电离层监测提供了新的数据资源与途径。与此同时，DCB作为影响多频GNSS信号处理的重要影响误差源之一，在电离层建模中需要精确估计和分离。因此如何实现多频多通道DCB精确估计也成为当前研究的热点。　　本文对BDS-3/GNSS数据进行处理，建立各系统的电离层模型，重点对BDS多轨道的特性展开分析和评估，并对电离层建模过程中的异常值进行分析，为BDS-3/GNSS电离层相关技术的发展和应用提供支撑;基于BDS-3/GNSS多频多通道的特点，评估了所有频率间的DCB,为GNSS用户提供高精度的DCB产品;基于BDSGEO卫星的静地特点，实现高精度电离层的连续监测。论文的主要研究内容和创新点如下:　　（1）利用BDS-3/GNSS数据进行单系统全球电离层建模，分析和评估各系统的全球电离层建模精度。按照电离层不同的活跃程度分为电离层平静日和活跃日，并将建模结果与参考电离层产品进行对比。实验结果表明，在电离层不同状态下GPS和GLONASS建立的电离层模型精度较好，Galileo次之，而BDS受测站数量限制，电离层建模精度相对较低。　　（2）按照不同的纬度划分区域，分析和评估电离层平静日和活跃日状态下异常值格网点数量及空间分布特征。实验结果表明，电离层异常值主要是由IPP稀少导致的，且主要分布在南半球中纬度地区和高纬度地区;BDSGEO在全球电离层建模中的作用不明显。　　（3）采用外部高精度的电离层模型参数作为约束，精确估计GPS、GLONASS、Galileo和BDS全部频率间的DCB。重点分析BDS新信号的DCB稳定性，对GPS、Galileo、BDS兼容信号的DCB展开评估，对接收机端DCB进行分析，利用CAS和DLR发布的DCB产品进行外符合精度检验，最后从OSB的角度对DCB内符合精度进行检验。实验结果表明，BDS-3的新信号稳定性优于BDS-2;BDS、Galileo与GPS兼容信号频率之间的DCB中GPS稳定性最高，其次是Galileo,BDS最低;在相同纬度下Galileo、GPS接收机DCB稳定性没有表现出明显的差异，BDS接收机DCB稳定性稍弱。　　（4）利用BDSGEO卫星的静地特性，实现对穿刺点电子含量的连续观测。以现有的GIM产品为参考，验证了GEO在连续电离层监测的优势与精度。引入相对电离层扰动指标，对电离层活跃日和磁暴期间不同纬度的扰动指数进行分析，利用BDSGEO卫星实现了对电离层磁暴现象的监测。