摘 要

对于我国北斗 卫星 导航系统，受区域监测网分布 等原因的影响，目前其基 本导航能达到水平优于 6m ，高程优于 10m 的定位精度，但该仍满足不了 的定位精度，但该仍满足不了 高精度用户定位服务的需求。为了实现更北斗，我国斗系统也建立了自己的广域差分增强，不同于 GPS等全球卫星导航系统， 我国北斗导航系统在设计层面就一考虑了开放服务和授权，通过权服务向高精度和完好性需求用户提供差分及信息，以满足不同需求 。本文主要 基于北斗卫星 导航系统的实测数据，对广域差分改正计算 方 法、完好性监测方进行了研究。
 

目前北斗区域导航系统广差分服务采用等效钟差统一修正卫星历和 钟差误，而北斗全球导航系统中将要分别播发轨道 改正数以及钟差， 因此论文将重点研究利用动力学模式 以及运分别 计算轨道及钟差改正 数的算法， 并通过北斗地面监测站的实数据对不同模式计算改正进行分 析，还将进一步研究 将广域差分改正数应用到 精密 单点 定位 中的效果 。随着卫 星导航定位精度的提高 ，决定用户安全性能的导航系统完好问题变得日益突 出，因此本文还将研究北斗 全球 系统完好性算法，并利用实测数据进行分析验 证。

本文的主要研究成果及贡献如下：

1. 首先介绍了差分 及完好性技术现状以发展趋势，回顾国内外星基增强 及完好性技术现状以发展趋势，回顾国内外星基增强 系统的发展过程和 系统概况， 详细介绍了观测数据误差修正 方法以及分改信息的用户算法。

2. 重点研究 了动力学广域差分算法，区别于常规多星定 轨方采用固动力学广域差分算法，区别于常规多星定 轨方采用固动力学广域差分算法，区别于常规多星定 轨方采用固星地双向钟差的方法来提升北斗卫轨道改正数精度，并在预报基础上解算卫星钟差，从而将分改正信息为独立的两个部：轨道数计和钟差改正数 计算。结果显示使用动力学广域分可以有效的提升 用户定 位精度，通过对我国均匀分布的 14 个测站试验，双频伪距定位误差 由 2.65 m降至 2.08 m，定位精度 提升了 21% 。

3. 在动力学广域差分改正 算法 基础上提出一种于 TWSTFT动力学广域 差 分差改正数，实验结果表明该方法同样有效的提升了用户定位精度利我国地面监测网的实数据，使用基于 面监测网的实数据，使用基于 TWSTFT动力学广域差分改正数后，平均测站 动力学广域差分改正数后，平均测站 动力学广域差分改正数后，平均测站 双频伪距 定位误差 由 2.57m 降至 2.07m ，精度提升 19% 。

4. 由于太阳光压是卫星动力学定轨的主要误差源，因此 由于太阳光压是卫星动力学定轨的主要误差源，因此 分析和研究不同光 压模型在北斗卫星定轨中的应用 效果，基于区域网观测数据分别利T20 模型、 ECOM5太阳光压模型、 ECOM9 太阳光压模型对北斗卫星进行精密轨道 太阳光压模型对北斗卫星进行精密轨道 确定，并对不同卫星类型的轨效果进行分析。结显示：于各家中心常采用的 ECOM5 参数模型， ECOM9参数模型在 参数模型在 GEO 卫星春秋分期间表现 卫星春秋分期间表现 出更好的定轨效果；无论 IGSO/MEO 卫星在动偏期间还是姿态模式转换， 卫星在动偏期间还是姿态模式转换， T20 模型有更好的适用性 ;因此建议 为了获得更高的轨道确定和预报精度，应该 为了获得更高的轨道确定和预报精度，应该 针对不同类型 的卫星在时段采用太阳光压模。

5. 在等效钟差改正数的基础上研究运动学四维分算法，该不 在等效钟差改正数的基础上研究运动学四维分算法，该不 依赖卫星轨道动力学建模，综合使用伪距数据以及相位历元间差分计算星轨道和钟差改正数， 结果显示 通过对中国区域内 8个测站 双频伪距 定位 试验 ， 平均三维定位误差由 2.45 m提升至 提升至 1.77 m，提升了 ，提升了 39% 。同时 将运动学 四维差 分改正数模型与等效钟差定位精度进行比较， 统计信息 显示在增加轨道改 正信息后，用户差分距离误平均提高率达到 30% 。

6. 针对北斗星基增强系统的信息进行用户算法验证，重点利地 针对北斗星基增强系统的信息进行用户算法验证，重点利地 面监测接收机实数据对三种处理模式的差分定位效果进行评估，别采用动力学广域差分模型、运动以及基于 力学广域差分模型、运动以及基于 TWSTFT的动力学差分模型， 差分改正后 UD RE 分别为 分别为 0.55m 、0.60m 和 0.61m ，相比于改正前精度提升 ，相比于改正前精度提升 ，相比于改正前精度提升 40% 、 35% 和 34% ；双频伪距定位 精度分别为 1.76m 1.78m、2.08m，与基本导航用 ，与基本导航用 户相比，精度分别提升 32% 、31%和 24% 。因此可以同时采用上三种差分模 。因此可以同时采用上三种差分模 式，通过对结果的筛选择最优一路进行输出从而提升系统服务性能。

7. 将北斗星基增强系统 定位精度与国际知名的星基增强系统WAAS 和 EGNOS进行比较，结果显示利用 进行比较，结果显示利用 WAAS提供的差分改正信息，双频伪距定位 误差 在 1.54m ，好于北斗星基增强系统的 1.76m的测站平均定位结果；利用EGNOS 提供的差分改正信息，测站平均定位结果在1.76m ，与北斗卫星增强系，统测站定位精度相当。

8. 研究 将北斗轨道和钟差改正数 应用于精密单点定位的效果，分别采动 应用于精密单点定位的效果，分别采动 力学广域差分模型、运动以及基于 力学广域差分模型、运动以及基于 TWSTFT的动力学差分模型 计算的改正数，结果显示利用三种不同模式后精密单点定位都可达到亚米级，而动力学模式精密单点 定位 结果明显好于其他两种模式 ，定位结果 收敛后可达到 15cm 。

9．研究 北斗系统完好性 参数体概念及算法模型，包括广域差分北斗系统完好性UDRE，北斗基本完好性慢变参数 SISMA 。 利用实测数据对不同类型的北斗系统完好性参包络能进行了分析验证。 重 点研究了北斗基本完好性参数 SISA 处理算法，并对 处理算法，并对 SISA 参数处理算法的有效 性进行了验证 ，长期监测结果显示， SISA 参数对轨道和钟差的误包络能力有 很好的稳定性，且对误差包络能力与算法设计相吻合 ；快变基本完好性参数 SISMA 能够较好地包络用户距离误差，且性具有长期稳定；北斗广域差分完好性参数 UDRE对差分距离误的包络能力约为 75% 。