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《北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位算法及精度分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、維普資訊http://www.cqvip.com北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位算法及精度分析趙樹強，許愛華，張榮之，郭小紅(西安衛(wèi)星測控中心，陜西西安710043)摘要：針對我國建立的北斗一號導(dǎo)航定位系統(tǒng)，介紹了該系統(tǒng)的定位原理，給出了基于北斗雙星和三星定位算法的模型，進(jìn)行了實測數(shù)據(jù)的解算，分析了星歷誤差、信號傳播誤差和接收機鐘差等誤差對定位精度的影響，計算結(jié)果表明該算法簡單、實用，可滿足中高精度的導(dǎo)航定位用戶需求，對二代導(dǎo)航系統(tǒng)定位數(shù)據(jù)處理和精度分析具有參考價值。關(guān)鍵詞：北斗一號衛(wèi)星；定位算法；定位誤差；精度分析中圖分類號：P207文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1008—9268(2008)01—002
2、0—051引言是待測站。但是，地球表面不是一個規(guī)則橢球面，北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)又稱為雙星定位即用戶一般不在參考橢球面上，要唯一確定待測站系統(tǒng)，是我國自行研制、建立的一種區(qū)域性定位系三維坐標(biāo)，還必須事先給定待測站地面點的大地統(tǒng)(RDSS，RadioDeterminationSatelliteService)，高，才能唯一地確定待測站，如圖1所示。能為用戶提供快速定位、簡單數(shù)字報文通信及高精度授時服務(wù)的全天候、區(qū)域性的衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)。在2000年1O月31日和12月21日發(fā)射了兩顆“北斗導(dǎo)航試驗衛(wèi)星”，具備了雙星定位的功能?！氨倍芬惶枴毙l(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)是有源的，需要和“北斗”定位總站即中心站
3、建立聯(lián)系才能定位，因此存在著系統(tǒng)用戶數(shù)量易飽和以及定位速度慢等方面的缺點。2003年5月25日我國將第三顆“北斗一號”備份衛(wèi)星送人太空，這使得我國“北斗一號”系統(tǒng)具備了無源定位的功能。針對北斗雙星有源圖1雙星定位原理示意圖定位和三星無源定位的算法與定位精度進(jìn)行研究。當(dāng)交線圓與地球表面垂直相交，交會出的測站唯一，定位精度高；當(dāng)交線圓與地球表面緩慢相2北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位原理交，交會出的測站緯度值將會有很大的誤差，定位2．1雙星定位原理精度差。由于地形的復(fù)雜性，即使在中緯度地區(qū)山以兩顆衛(wèi)星為球心，以衛(wèi)星到待測站的距離為區(qū)也可能產(chǎn)生交線圓與地球表面緩慢相交，這些地半徑分別作兩個球。因為兩顆衛(wèi)星在
4、軌道上的弧區(qū)稱為雙星定位的“模糊區(qū)”。另外，因為地球同步度距離為6O。，即兩顆衛(wèi)星的直線距離約為衛(wèi)星只能覆蓋南北緯之間的區(qū)域，所以81。以上區(qū)42000km之間，這一直線距離小于衛(wèi)星到觀測站域是雙星定位的“盲區(qū)”。盲區(qū)和模糊區(qū)的存在是的兩個距離之和(約為72000km)，所以兩個大球雙星定位幾何上的弱點。必定相交。它們的相交線為一大圓，稱之為交線2．2三星定位原理圓。由于同步衛(wèi)星軌道面與赤道面重合，因此，通在雙星有源定位系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用一顆備份過遠(yuǎn)離赤道的地面點的交線圓必定垂直穿過赤道衛(wèi)星可實現(xiàn)三星無源定位。三顆同步衛(wèi)星同時向面，在地球南北兩半球各有一個交點，其中一個就用戶發(fā)送導(dǎo)航電文，用戶
5、接收機則像GPS用戶接收稿日期：2007—10—05·2O·GNSSWorldofChina／2008．1維普資訊http://www.cqvip.com收機那樣處理發(fā)自這三顆衛(wèi)星的導(dǎo)航電文，再結(jié)合[z：+；+(+N。sinB)]一N一H+v用戶自帶氣壓高度表提供的高度信息即可自行解一0(3)算出用戶的位置，并可使雙星定位的兩大缺點得到其中，H為t時刻接收機天線相位中心的大克服，因而具有較高的經(jīng)濟和軍事價值。地高，H一h+＆，h為氣壓測高數(shù)據(jù)，＆為高程異常；N為t時刻接收機天線相位中心的卯酉圈3雙星、三星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位算法曲率半徑，NK—n／√1一esin2B，n為地球橢球長北斗一號衛(wèi)星導(dǎo)
6、航定位系統(tǒng)的定位過程是：①半軸；B為t時刻接收機天線相位中心的大地緯地面中心對其中一顆衛(wèi)星連續(xù)發(fā)射X波段或C波度；e為地球橢球偏心率，e。一(a。一b)／a，b為地段的載波，載波上的數(shù)據(jù)流含有測距信號、地址電球橢球短半軸。文、時間碼等，被稱為詢問脈沖束或詢問信號；②詢3．2觀測方程線性化問信號經(jīng)衛(wèi)星變頻、放大、轉(zhuǎn)發(fā)到測站；③測站接收以上建立的觀測方程都是非線性方程，無法采詢問信號，并注人必要信息，再變頻、放大、向東星、用一般的最優(yōu)估計方法，如最小二乘法或卡爾曼濾西星或備份星發(fā)射電文作為應(yīng)答信號；④東星、西波法等進(jìn)行參數(shù)估計，所以必須進(jìn)行線性化。在概星或備份星收到應(yīng)答電文，并再變頻、放大、轉(zhuǎn)發(fā)到
7、略坐標(biāo)(z柏，Y)附近進(jìn)行泰勒級數(shù)展開，其中地面中心；⑤地面中心站處理接收到的應(yīng)答電文，(z柏，y的)可用估計坐標(biāo)或前一個歷元的定位得到測站坐標(biāo)或交換電報信息；⑥最后，中心站再值代替，得出經(jīng)衛(wèi)星把處理后的信息送給測站，測站收到所需信f+{+n{az—R矗+lD{-c~t一一v息顯示或輸出?！緕+3，+娩一H如+H一v因此，北斗衛(wèi)星觀測方程為：(4)fS1—2(p】+Ro1)(3x，3y，3z)為坐
