多星座多頻組合高精度基線解算算法研究及軟件開發(fā).pdf

1、隨著GPS、BDS、GLONASS、Galileo全球四大衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不斷發(fā)展和完善，全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)進入多星座多頻融合定位時代。多星座融合將有助于提高定位精度、可靠性，以及高遮擋、復(fù)雜環(huán)境下的可用性，而如何有效進行數(shù)據(jù)融合，是實現(xiàn)多星座融合基線定位解算關(guān)鍵技術(shù)之一;多頻觀測值組合具有快速固定模糊度的特性，目前BDS是唯一全星座播發(fā)三頻信號的衛(wèi)星系統(tǒng)，因此如何充分利用BDS三頻觀測值，建立附有BDS三頻約束的GNSS基線解算模型，實現(xiàn)

2、GPS/GLONASS/Galileo組合模糊度快速固定，對于推廣我國BDS應(yīng)用具有重要意義。鑒于此，本文針對以上問題進行了研究，主要內(nèi)容與成果如下:
　　1、詳細闡述了多星座多頻GNSS融合定位基礎(chǔ)理論。對GPS、BDS、GLONASS、Galileo坐標系統(tǒng)、時間系統(tǒng)進行了對比分析并且實現(xiàn)了四系統(tǒng)時空統(tǒng)一;以BDS為例介紹了多頻觀測值線性組合以及GNSS定位中常見的雙頻觀測值組合模型及其觀測值噪聲。
　　2、GNSS多星

3、座融合基線解算關(guān)鍵技術(shù)研究。在對模型病態(tài)性介紹的基礎(chǔ)上，基于條件數(shù)法分析了基線解算模型病態(tài)性以及對模糊度解算的影響，基線解算中引入偽距觀測方程，顯著降低模型病態(tài)性加快模糊度收斂速度;針對短基線、中長基線、長基線不同特點以及CDMA信號衛(wèi)星系統(tǒng)與FDMA信號衛(wèi)星系統(tǒng)的差異，建立了適合于不同基線長度的GPS/BDS/GLONASS/Galileo四系統(tǒng)融合基線解算模型;實驗結(jié)果表明:雙系統(tǒng)、多系統(tǒng)融合定位精度優(yōu)于單系統(tǒng);短基線、中長基線四系

4、統(tǒng)定位相對于單GPS，在N、E、U三個方向定位精度分別提高了53.3％、60.0％、42.8％和47.2％、38.2％、42.8％，在GPS/BDS/GLONASS三系統(tǒng)組合中，42km、61km兩組中長基線的平面和高程定位精度均優(yōu)于2cm，119km、174km兩組長基線平面定位精度優(yōu)于2cm，高程優(yōu)于4cm。
　　3、附有BDS三頻約束基線解算模型研究。針對BDS超寬巷模糊度固定，提出超寬巷模糊度搜索方法，通過該方法提高超寬巷

5、模糊度固定成功率;利用已經(jīng)固定的BDS模糊度，建立附有BDS三頻約束的GPS/GLONASS/Galileo基線解算模型;實驗結(jié)果表明:對于短基線，采用約束模型Ratio值大于50為87.6％，而傳統(tǒng)基線解算模型不足10％，采用約束模型法方程條件數(shù)比傳統(tǒng)方法小2～4個數(shù)量級，顯著減弱模型病態(tài)性，提高模糊度固定可靠性。
　　4、GNSS多星座多頻融合基線解算軟件(GBSS)研發(fā)及測試。利用前述的理論算法成果，開發(fā)了一套GP S/BD