卫星导航系统三频信号精密单点定位方法研究

目前国外已进入实用的卫星导航系统均无三频实测数据，本研究基于我国卫星导航系统三频实测数据，开展相位整周模糊度快速固定方法研究，为实现导航用户快速定进行探索；开展基于实测三频数据高精度相位观测数据处理方法研究，基于Kalman滤波算法的精密单点定位算法研究，进一步提高区域卫星导航系统定位精度；采用基于实测三频数据的精密单点定位方法分析区域导航系统定位精度时空分布规律，为导航定位用户提供重要参考依据。本研究从导航定位角度，对三频导航信号处理方法开展深入研究，能够率先利用实测数据对现有的三频数据的卫星导航理论和算法进行研究和验证，提出具有符合实际和创新的算法，对提高我国卫星导航系统定位服务和三频卫星导航理论研究具有重要意义。

截止至2012年10月底，北斗区域卫星导航系统（COMPASS）已有14颗在轨运行卫星。该系统采用地球同步轨道卫星（GEO）、倾斜轨道地球同步卫星（IGSO）和地球中轨卫星（MEO）混合星座设计，而对卫星的精密定轨和时间同步依赖于有限的地面区域监测网。北斗卫星导航系统提供了三频导航信号，利用三频信号可组合成高精度观测数据。本研究利用境内外监测站分析了北斗卫星导航系统观测数据特征、实现了卫星精密轨道和钟差确定，并利用精密轨道和钟差产品实现了批处理最小二乘及Kalman滤波精密单点定位处理。实测数据表明，北斗卫星导航系统伪距测量数据存在与观测高度角相关的测距偏差，且对IGSO/MEO卫星较明显。利用境内监测网分析了北斗区域系统的精密定轨精度，利用境外监测网评估了轨道覆盖深度对定轨精度的影响，采用激光测距数据检验轨道视向精度。结果表明，区域监测网精密定轨重叠弧段R/T/N方向误差分别为0.2m，1.2m，0.6m，其中MEO重叠弧段较其他两类卫星略差，IGSO卫星激光测距残差优于1m。利用星地双向时间同步数据分析了钟差的估计精度，结果表明，二者互差标准差约1.4ns。从区域监测网精密定位重复率来看，定位精度与接收机位置有关。在区域网东部精度较区域西部和北部略高。区域平均东西方向重复率约为1cm，南北方向重复率约为2cm，高程方向重复率约5cm。高程方向误差与区域相关性不显著。利用基线长度小于10m的三台接收机分别进行精密定位解算，比较发现东西和南北方向重复率具有一定一致性，而高程方向一致性较差。