偽衛(wèi)星增強(qiáng)北斗系統(tǒng)性能分析及組網(wǎng)技術(shù)研究.pdf

1、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)擁有自主權(quán)并獨(dú)立運(yùn)行的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。北斗二號(hào)區(qū)域系統(tǒng)已于2012年底開(kāi)始試運(yùn)行，具備了無(wú)源定位服務(wù)。作為新建成的系統(tǒng)，北斗系統(tǒng)由于自身星座構(gòu)型等方面的限制，在一些對(duì)精度要求高的應(yīng)用環(huán)境下，或是在山地、城市等信號(hào)受到遮擋接收機(jī)無(wú)法接收到滿足定位需求的信號(hào)數(shù)量的環(huán)境中，存在定位精度不佳、完好性和可靠性差等問(wèn)題。偽衛(wèi)星定位技術(shù)是解決上述問(wèn)題的的一條有效途徑，布設(shè)偽衛(wèi)星能增加額外信號(hào)源，改善整個(gè)定位系統(tǒng)的星座結(jié)構(gòu)從而提

2、高系統(tǒng)定位精度，甚至在北斗信號(hào)完全丟失的環(huán)境中進(jìn)行獨(dú)立組網(wǎng)定位。偽衛(wèi)星定位相關(guān)技術(shù)的研究對(duì)于提升北斗服務(wù)性能、拓展其定位區(qū)域和時(shí)段具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
　　論文依托863計(jì)劃項(xiàng)目，對(duì)增強(qiáng)北斗系統(tǒng)的偽衛(wèi)星定位技術(shù)與組網(wǎng)布局進(jìn)行了理論分析和應(yīng)用研究，在北斗系統(tǒng)構(gòu)成及偽衛(wèi)星增強(qiáng)北斗系統(tǒng)技術(shù)原理的理論基礎(chǔ)上，給出了增強(qiáng)北斗系統(tǒng)的偽衛(wèi)星系統(tǒng)方案并闡述了其工作原理，并對(duì)偽衛(wèi)星系統(tǒng)中涉及到的關(guān)鍵問(wèn)題做了相關(guān)分析；在以上組網(wǎng)系統(tǒng)方案的技術(shù)背景下，

3、進(jìn)而對(duì)偽衛(wèi)星增強(qiáng)北斗的系統(tǒng)性能進(jìn)行研究，精度因子是評(píng)價(jià)衛(wèi)星定位系統(tǒng)定位精度最直觀的一個(gè)量度，從偽距定位方程解算出發(fā)，分析了定位誤差的影響因素，推導(dǎo)出精度衰減因子的計(jì)算方法，觀測(cè)全天24小時(shí)的北斗實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并計(jì)算增設(shè)偽衛(wèi)星前后系統(tǒng)的精度因子；從精度因子入手，逆向利用其作為系統(tǒng)精度衡量值來(lái)深入研究了偽衛(wèi)星組網(wǎng)的幾何布局：一是針對(duì)精密定位需求，仿真分析了單顆偽衛(wèi)星高度角方位角對(duì)北斗系統(tǒng)精度的影響，并通過(guò)仿真數(shù)據(jù)探討了對(duì)于不同方向的高精度需求如

4、何通過(guò)備選方案選取相對(duì)最優(yōu)的偽衛(wèi)星數(shù)目和位置；二是針對(duì)北斗衛(wèi)星跟蹤數(shù)目不足時(shí)，仿真分析了不同數(shù)目或不同位置偽衛(wèi)星對(duì)區(qū)域定位精度分布的影響；三是針對(duì)北斗信號(hào)完全丟失的環(huán)境，設(shè)計(jì)了4星和5星的偽衛(wèi)星獨(dú)立組網(wǎng)方案。
　　在北斗系統(tǒng)中模擬增設(shè)偽衛(wèi)星的計(jì)算結(jié)果表明，增設(shè)偽衛(wèi)星可有效提高覆蓋區(qū)域的定位精度，驗(yàn)證了偽衛(wèi)星應(yīng)用于北斗系統(tǒng)的可行性和增強(qiáng)效用。對(duì)增強(qiáng)北斗系統(tǒng)三種情形中偽衛(wèi)星幾何布局的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果為實(shí)際應(yīng)用中偽衛(wèi)星的優(yōu)化布站提供了