北斗三号三频组合观测值特性分析研究

北斗三号卫星导航系统今年已步入全球组网阶段,预计到2018年底BDS-3的服务区域将覆盖"一带一路"国家及周边国家.目前BDS-3已发布B1I、B1C、B2a和B3I四个信号的用户接口控制文件,本文利用函数极值法给出了特定波长和电离层延迟影响系数下的噪声最优线性组合系数,分析得出BDS-3最优超宽巷组合为三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的线性组合(1,-1,0),最优宽巷组合为三频信号(B1I,B3I,B2a)和(B1C,B3I,B2a)中的线性组合(1,-3,2),这三个组合也是BDS-3、BDS-2和GPS中的最优组合.利用北斗三号的实测数据进行长短基线下宽巷/超宽巷双差模糊度解算,验证了BDS-3最优宽巷与超宽巷组合的结论的同时,还得出三频信号(B1I,B3I,B2a)和(B1C,B3I,B2a)中的宽巷组合(1,-3,2)与超宽巷组合(1,-4,3)和(0,1,-1)在长/短基线情况下均适用,而筛选得到的较优三频信号(B1C,B1I,B2a)和(B1C,B1I,B3I)中的宽巷/超宽巷组合仅在短基线场景下均适用.

北斗双频/三频静态精密单点定位性能比较与分析

针对目前仅北斗全星座提供三频观测数据,而不同线性组合模型影响精密单点定位(PPP)精度和收敛速度的问题,本文着重推导了北斗三频无电离层最优组合精密单点定位数学模型,以此为基础,采用大量实测数据进行北斗双频、三频静态PPP实验。结果表明,相比于北斗双频静态PPP,北斗三频静态PPP在收敛速度和定位精度上有所提高,绝对定位精度可达2~3cm,与GPS双频精密单点定位水平相当。

北斗三频相位观测值线性组合模型及特性研究

针对北斗三频观测值,从线性组合的基本模型出发,推导了减弱各类误差源的实数组合,包括无电离层组合、无对流层组合和最小噪声组合.无电离层组合和无对流层组合可分别用一个平面来表示,最小噪声组合可用一条直线来表示.从几何的角度对三者关系进行研究表明:无电离层组合平面和无对流层组合平面之间的夹角较小,两者与最小噪声组合线的夹角较大,其中无对流层组合平面与最小噪声组合线正交.通过引入巷数、整数电离层数等定义,对北斗三频整数线性组合的长波长组合以及无电离层整数组合进行了研究,表明北斗三频整数线性组合的最大波长为146.53 m,无电离层整数组合的噪声均较大,噪声最小的组合为(0,62,59).最后基于巷数、电离层放大因子和噪声放大因子三个指标,从挑选三个独立线性组合的角度,研究并给出了具有不同特性的最优北斗三频整数线性组合模型.针对典型的短基线场景和长基线场景选择得到了最优的三个独立线性的组合.

基于多项式拟合法北斗三频周跳探测改进技术研究

传统三频线性组合的周跳检测量一般通过历元间作差产生,这样要求组合后必须保证不含几何距离,使得线性组合的方式存在一个强约束,很多具有优良特性的单纯载波相位组合无法使用。而将多项式拟合法应用到三频线性组合载波后,则无需限制组合无几何约束。静态场景下,本文提出了一种基于多项式拟合法的三频周跳探测改进算法,通过定义电离层放大因子、钟差放大因子以及组合噪声/波长放大因子,选择出三组线性组合,以此来探测周跳。实测结果表明,本算法可以有效的探测出1周的小周跳。

北斗三号新三频相位模糊度固定方法

针对北斗三号新的三频观测值,通过分析BDS-3三频线性组合观测值特性,选取高质量组合观测值,采用无几何相关GF(Geometry-Free)模型和无几何无电离层相关GIF(Geometry-Ionospheric-Free)模型分别对实测BDS-3卫星数据进行单历元三频相位模糊度解算TCAR(Triple-frequency Carrier Ambiguity Resolution)。试验结果表明,短基线时GF模型模糊度误差都在0.5周以内,且模糊度固定成功率都在88.43%以上;中长基线时GF模型模糊度固定能力明显降低,宽巷下降到73.47%,窄巷也只有25.44%。GIF模型在中长基线解算时相比于GF模型具有更好的模糊度固定能力。中长基线GIF模型宽巷模糊度固定成功率达85.31%,相对于GF模型提高了13%。中长基线GIF模型窄巷模糊度固定成功率在43.58%以上,相对于GF模型提高了51%。