偽衛(wèi)星增強北斗系統(tǒng)性能分析及組網(wǎng)技術研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是我國擁有自主權并獨立運行的全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)。北斗二號區(qū)域系統(tǒng)已于2012年底開始試運行，具備了無源定位服務。作為新建成的系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)由于自身星座構型等方面的限制，在一些對精度要求高的應用環(huán)境下，或是在山地、城市等信號受到遮擋接收機無法接收到滿足定位需求的信號數(shù)量的環(huán)境中，存在定位精度不佳、完好性和可靠性差等問題。偽衛(wèi)星定位技術是解決上述問題的的一條有效途徑，布設偽衛(wèi)星能增加額外信號源，改善整個定位系統(tǒng)的星座結構從而提

2、高系統(tǒng)定位精度，甚至在北斗信號完全丟失的環(huán)境中進行獨立組網(wǎng)定位。偽衛(wèi)星定位相關技術的研究對于提升北斗服務性能、拓展其定位區(qū)域和時段具有重要的應用價值。
　　論文依托863計劃項目，對增強北斗系統(tǒng)的偽衛(wèi)星定位技術與組網(wǎng)布局進行了理論分析和應用研究，在北斗系統(tǒng)構成及偽衛(wèi)星增強北斗系統(tǒng)技術原理的理論基礎上，給出了增強北斗系統(tǒng)的偽衛(wèi)星系統(tǒng)方案并闡述了其工作原理，并對偽衛(wèi)星系統(tǒng)中涉及到的關鍵問題做了相關分析；在以上組網(wǎng)系統(tǒng)方案的技術背景下，

3、進而對偽衛(wèi)星增強北斗的系統(tǒng)性能進行研究，精度因子是評價衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位精度最直觀的一個量度，從偽距定位方程解算出發(fā)，分析了定位誤差的影響因素，推導出精度衰減因子的計算方法，觀測全天24小時的北斗實時數(shù)據(jù)，并計算增設偽衛(wèi)星前后系統(tǒng)的精度因子；從精度因子入手，逆向利用其作為系統(tǒng)精度衡量值來深入研究了偽衛(wèi)星組網(wǎng)的幾何布局：一是針對精密定位需求，仿真分析了單顆偽衛(wèi)星高度角方位角對北斗系統(tǒng)精度的影響，并通過仿真數(shù)據(jù)探討了對于不同方向的高精度需求如

4、何通過備選方案選取相對最優(yōu)的偽衛(wèi)星數(shù)目和位置；二是針對北斗衛(wèi)星跟蹤數(shù)目不足時，仿真分析了不同數(shù)目或不同位置偽衛(wèi)星對區(qū)域定位精度分布的影響；三是針對北斗信號完全丟失的環(huán)境，設計了4星和5星的偽衛(wèi)星獨立組網(wǎng)方案。
　　在北斗系統(tǒng)中模擬增設偽衛(wèi)星的計算結果表明，增設偽衛(wèi)星可有效提高覆蓋區(qū)域的定位精度，驗證了偽衛(wèi)星應用于北斗系統(tǒng)的可行性和增強效用。對增強北斗系統(tǒng)三種情形中偽衛(wèi)星幾何布局的實測數(shù)據(jù)和仿真結果為實際應用中偽衛(wèi)星的優(yōu)化布站提供了