COMPASS三频实时精密单点定位数据处理关键问题研究与精度评估

Combined with the application background that the COMPASS satellite navigation system will begin to provide regional navigation service and according to the design feature and application practice of the system, we will research how to make use of triple-frequency observables to enhance the capability of real-time cycle slip detection and repairing to improve the steadiness of positioning service. Considering the aspects of observables noise, difficulty of undifferenced integer ambiguity resolution and transmission of correction information, we will come up with an optimal observable combination for real-time precise point positioning. After elaborating the character of satellite clock and uncalibrated hardware delay, we will put forward the scenario of correction information providing and algorithm for undifferenced integer ambiguity resolution. Following the progress of the system construction, we will evaluate the positioning precision of our algorithm to test its performance. Our research will provide the COMPASS satellite navigation system with a series of theory technology and algorithm and that will lay a base for expanding the application regime and utilizing the application potential of the system.

结合我国自主建成的北斗卫星导航系统(COMPASS)即将开始提供区域导航定位服务之应用背景，根据北斗卫星导航系统的设计特点和应用实践，研究利用三频观测量提高实时周跳探测和修复能力，提高实时定位服务的稳定性；综合观测噪声、非差模糊度固定、用户改正信息传送等因素提出北斗三频实时精密单点定位应采用的观测量组合方案；分析北斗卫星钟差和未检验硬件延迟的特点规律，结合北斗三频非差模糊度固定需要，提出北斗卫星钟差等改正信息的发布方案和北斗三频非差模糊度固定算法；跟踪系统建设进程，在系统建设的不同阶段开展定位结果的精度评估，测试算法性能。为发展北斗实时精密单点定位系统提供一系列理论、技术和算法，为扩展北斗卫星导航系统的应用领域和挖掘系统应用潜力打下坚实基础。

结合我国自主建设的北斗二号卫星导航系统(BDS)建成并开始向亚太地区提供服务的应用背景，项目组基于BDS的设计应用特点和实测数据特性，研究了从网络端到用户端的一系列实时精密定位理论和算法，并伴随研究过程开发研制了BDS数据处理软件实验平台。具体成果包括：（1）利用实测数据，在系统分析BDS三频组合观测值特性的基础上，提出了多种三频周跳探测算法来改善电离层活跃条件下的周跳探测可靠性和周跳修复的准确性，并提出了一种克服频繁钟跳影响的BDS观测数据预处理方案。（2）针对非差模糊度精度不均匀的问题，提出一种分步固定部分模糊度的处理流程，通过寻找可靠的模糊度固定子集来缩短非差模糊度固定用时。（3）研究了星端多路径效应对BDS卫星非差模糊度的影响，提出了BDS非差模糊度固定方法，实验分析了固定BDS非差模糊度对加快多系统精密单点定位初始化速度的贡献。（4）提出了一种基于非差观测量的长基线的厘米级实时相对定位方法，并通过顾及GEO卫星观测量的系统性多路径变化项影响，进一步改善了该方法的定位收敛速度。（5）利用零短基线实验估计了BDS/Galileo间小数Inter-System Bias(ISB)，利用该结果实现了BDS/Galileo紧组合相对定位。另外，分析了BDS多频多模定位的性能特点，提出了多模导航条件下的选星解算策略。（6）设计开发了GNSS 精密定位数据处理软件平台GPAK（GNSS Processing and Analysis Kit），实验结果证明该软件可以达到主流数据处理软件精度，能够有效支撑GNSS数据处理理论与方法的研究。本项目的研究成果能够促进BDS精密定位应用的推广和发展，为扩展北斗卫星导航系统的应用领域和挖掘系统应用潜力打下基础。.本项目研究期间共发表期刊论文28篇，其中SCI引用论文5篇，EI引用论文6篇。发表会议论文18篇，其中EI引用11篇，取得软件著作权1项。