北斗系統及GNSS多星座組合導航性能研究

曾慶化,劉建業,胡倩倩,楊 迪

(南京航空航天大學導航研究中心,江蘇南京210016)

0 引 言

現有的四大全球導航衛星系統分別是:我國正在建設的北斗第二代衛星導航系統、美國GPS、俄羅斯GLONASS和歐盟的GALILEO系統。由于各獨立衛星導航系統的星座定位精度使用權限有所限制,因此可靠性得不到保障,并且可見星受到應用環境影響較大[1],用戶在可見星數目較少的情況下,難以得到滿足精度要求的結果,甚至無法進行定位解算。為了有效地發揮四個導航定位系統綜合優點,將北斗與其他定位系統進行組合導航,獲得高精度、高可靠性的用戶定位精度[2-3]具有重要意義。研究了將不同星座統一并進行多星座組合導航解算的方法,同時利用最小二乘法實現多星座定位解算[4]仿真,仿真結果表明,多星座組合導航定位算法能夠有效提高衛星導航定位精度和可靠性。

1 多星座組合導航定位原理及其參數分析

北斗、GPS、GLONASS和GALILEO組合導航定位,即接收機同時接收北斗、GPS、GLONASS和GALILEO的導航電文信息[5-6],根據接收到的導航電文信息計算得到衛星在空間的瞬時位置坐標,結合測量獲得的用戶到衛星的相對距離,利用多球定位原理計算出用戶在空間的位置,實現高精度的定位和導航。需要注意的是,由于各系統之間存在時間偏差,以及坐標系不同,在多星座組合導航中首先要統一時間和空間參考系。

在多星座組合定位系統中,由于不同的坐標系得到的數據格式和結果都有差別,必須將四者轉換到統一的時間和坐標基準下進行解算。……