论文部分内容阅读
目前，我国区域导航定位系统(COMPASS系统)已完成5GEO/5IGSO/4MEO卫星星座组网，顺利完成从有源定位到无源定位的过渡，正式开始在亚太地区向用户提供高精度的定位导航和授时服务。COMPASS系统提供公开服务和授权服务两种服务。目前公开用户定位精度可达10m，同时COMPASS系统结合自身独特的系统设计对授权用户提供广域差分增强服务，保证了对授权用户的高精度定位服务，目前已实现授权用户4m的定位精度。 COMPASS系统在提供无源定位服务的同时保留了原有的有源定位服务模式，如何充分合理利用RNSS和RDSS双系统联合资源，在确保RNSS服务精度稳步提升的同时增加RDSS服务精度成为了COMPASS系统下一阶段面临的机遇和挑战。同时，由于GEO卫星的频繁轨控，IGSO/MEO定期更换偏航模式，在这些卫星轨道异常变化期间如何维持系统服务的连续性、可用性及稳定性将是COMPASS系统面临的另一个问题。另外，在充分利用现有资源的情况下能否让公开用户极大分享广域差分技术优势，提升公开用户服务质量，也成为值得研究的一个重要课题。本论文分别针对以上课题展开研究论证。 首先，在详细分析了RDSS定位原理及影响定位精度的误差源后，本文提出了基于RNSS系统的广域差分技术在RDSS定位中的应用，并分别利用非轨控时段、快速恢复时期和轨道机动期间的实测数据对该方法进行了定位精度分析。结果表明，非轨控时段及轨道机动后快速恢复期间，利用等效钟差可以修正各颗卫星的轨道误差，使得RDSS定位精度明显变小。以2012年7月30日的非轨控时段与7月18日快速恢复阶段为例，等效钟差修正使得定位精度分别提高大约0.5m与0.4m(RMS)。 其次，针对机动期间几何法定轨的轨道特征，本文提出轨道机动期间，利用三维改正数的测距修正结果比等效钟差更有效。通过三个轨道机动时段的实测数据分析，等效钟差的定位精度改善效果达到11％，三维改正数的效果更加明显，接近50％。 第三，COMPASS系统对各类型卫星采用了各不相同的卫星姿态控制模式，偏航模式的改变会显著增加定位误差。授权用户由于拥有等效钟差信息，服务质量影响不大，为降低公开用户定位精度所受偏航模式变化影响，本文提出两种方法利用已发播的等效钟差信息（或结合短期轨道误差及钟差的预报信息）实现了对等效钟差准确的短期预报。实测数据定位结果表明，在服务区内，不同偏航模式下，两种方法均可整体提高公开用户的定位精度，甚至接近授权用户服务精度。 第四，加密格网的方法在大幅度提升定位精度的同时部分边境地区格网电离层可用性略有降低，为此我们提出自适应格网电离层建模方法，对于不满足可解条件的格网自动调节其插值范围。仿真结果表明自适应格网电离层将可解格网点提高25％，其中全天100％可解格网点占所有可解点的71.6％，基本覆盖国境范围。采用自适应格网电离层解算策略后，全网格网精度较原有加密格网方法略差但仍好于0.5m。 最后，本文对COMPASS系统DCB参量解算精度进行了简要分析。目前COMPASS系统基于GIM模型解算DCB参量的形式误差约为0.2ns。利用GPS实测TEC插值估计卫星DCB—TGD参数对上述方法进行评估，结果显示，该方法的电离层模型误差为1.5ns左右，对TGD参量的影响不超过1ns。TGD参量主要影响B1、B2用户的定位精度，和电离层有关的修正量。TGD1ns的误差可能给定位带来0.18m的误差，给广域差分格网点的影响为0.4～0.7m左右，对于电离层模型的影响大概为3TECU左右。本文同时发现TGD存在长期变化趋势并评估了对该趋势进行预报的可行性。