单频bds精密定位关键理论与模型研究

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1、博士学位论文单频BDS精密定位关键理论与模型研究StudyonthePrinciplesandModelsofSingleFrequencyBDSPrecisePositioning作者：宋冰导师：张书毕教授中国矿业大学二○一六年十一月中图分类号P221学校代码10290UDC528密级公开中国矿业大学博士学位论文单频BDS精密定位关键理论与模型研究StudyonthePrinciplesandModelsofSingleFrequencyBDSPrecisePositioning作者宋冰导师张书毕申请学位工学博

2、士培养单位环境与测绘学院学科专业大地测量学与测量工程研究方向GNSS定位答辩委员会主席翟翊评阅人二○一六年十一月论文审阅认定书研究生在规定的学习年限内，按照研究生培养方案的要求，完成了研究生课程的学习，成绩合格；在我的指导下完成本学位论文,经审阅，论文中的观点、数据、表述和结构为我所认同，论文撰写格式符合学校的相关规定，同意将本论文作为学位申请论文送专家评审。导师签字：年月日致谢感谢首先向导师张书毕教授致以崇高的敬意和诚挚的谢意。感谢张老师这些年来在学业、生活上给予我的指导。张老师不仅在科研方面为我提供软硬件设备

3、、改善科研环境，还在工作和生活上给予我热心指导和关怀。张老师为人师表、谦逊求实，对教育事业和科学研究事业的无私奉献精神，一直是我学习的楷模。再次向张老师表示衷心的感谢！感谢学校、学院和学科提供优越的硬件和软件环境，感谢本科、硕士和博士期间的各位授课老师。感谢邓喀中教授、王坚教授、郑南山教授、杨化超教授，渊博的专业知识和丰富的科研经历使得每次与他们交流我都能受益匪浅。感谢测绘实验室马昌忠主任、邸庆生老师、周鸣老师、齐淑娟老师、仇春平老师和蔡先娈老师，他们为我的论文实验提供了良好的实验环境，提供了诸多方便。感谢实验室

4、张秋昭博士和卞和方博士对我学业上的帮助。感谢蒋晨、丁楠、刘鑫、马晓东、杨威、边游游等师弟平时给予的帮助，特别感谢刘鑫、马晓东和杨威在采集数据、数据预处理时的热心帮忙。谨以此文向所有帮助过我的人致敬！摘要北斗卫星导航系统（BDS）是我国自主研发的卫星导航定位系统，已于2012年12月27日正式提供区域服务。目前BDS高精度应用多采用三频或双频接收机，其成本较昂贵，极大限制了BDS在桥梁等大型工程监测、精细农业、人员精确定位等相关领域的发展和应用，因此研究单频BDS接收机实现高精度导航定位，不仅有利于BDS相关学科理

5、论与技术进步，而且对BDS的推广应用也有重要的实际意义。论文针对单频BDS高精度定位中的关键问题开展研究，包括周跳探测、单历元模糊度解算、多路径误差建模和单频定位可靠性分析等等。取得的主要成果如下：（1）系统研究了常用的单频载波相位周跳探测方法，提出一种基于卡尔曼滤波的单频BDS周跳探测方法，并进行了实例验证，分析了周跳探测结果与BDS星座卫星的关系。（2）提出了一种基于最小二乘的级联单频单历元模糊度固定方法，该方法采用BDS单历元测码伪距和单频载波相位观测值组成的双差观测方程与基线长度约束方程进行最小二乘解算，

6、获得模糊度浮点解方差-协方差阵，根据模糊度浮点解精度对双差模糊度进行(2,1,1,…,1)分级处理，基于ParLambda算法分批次固定双差模糊度，有效提高了模糊度固定成功率和搜索效率。（3）研究了BDS三种不同卫星星座的运行周期，发现GEO卫星的轨道重复周期波动较大，同一卫星的最大波动幅度可达40秒，相比较而言MEO卫星表现的较为稳定，IGSO卫星的轨道重复周期最为稳定；GEO、IGSO卫星在任意相邻两天的运行轨迹均具有较好的重复性，而对MEO卫星来说，在相邻两天没有任何相关性，却与相隔7天的运行轨迹表现出了极

7、强的相关性。（4）利用单差残差法提取出相邻两天、间隔7天中同一时段内可见卫星的单差残差，同一卫星的单差残差在相邻两天最大互相关系数出现位置与该卫星的轨道运行重复周期的时间提前量一致的，提取的多路径误差的周期性与卫星的轨道运行重复周期的时间提前量保持一致。（5）提出了以MDB为模型误差计算有偏估计成功率并对模糊度解算的正确性进行评价，分别以码观测和相位观测进行了仿真实验，表明亚太地区BDS固定成功率高于GPS系统，同时得出了存在码观测MDB和相位观测MDB等情形时的有偏估计成功率大小的规律。该论文有图87幅，表30

8、个，参考文献233篇。关键词：GNSS；BDS；周跳探测；模糊度解算；多路径延迟；可靠性分析IAbstractBeidousatellitenavigationsystem(BDS)isthesatellitenavigationandpositioningsystemdevelopedbyChina.BDShasofficiallyprovidedregionalser