论文总字数：18916字

摘 要

中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。

论文以北斗导航系统和GPS导航系统为研究对象，以HGO数据处理软件为平台，以载波相位观测值的双差模型为基础。使用长短两组基线观测数据进行基线处理，根据处理得到的RATIO、RMS、点位精度这几个质量指标来衡量基线解算的质量。通过更改一些基本参数设置来分析不同情况下的精度问题，同时分析比较北斗系统和GPS系统的区域卫星可见性，以及在单系统和系统组合下的定位精度和可靠性的区别。

关键字：北斗导航系统 GPS系统 双差模型 基线解算 卫星可见性

BD2 baseline calculating precision analysis

Abstract

BeiDou Navigation Satellite System(BDS) is global satellite navigation system and developed by China itself.It is the third mature satellite navigation system after GPS and GLONASS.

BDS and GPS are studied as the research object in this paper.Based on HGO baseline processing software,it makes carrier phase observations of double difference model as the foundation.The paper uses two groups of baseline observation data to process baseline.According to three quality indicators(RATIO,RMS and positional accuracy),we can measure the quality of the baseline calculating. The paper also analyzes the accuracy problems under different situations and analyzes regional satellite visibility between BDS and GPS,as well as the differences of positioning accuracy and reliability in single system and system combinations.

Key word：BeiDou Navigation Satellite System；GPS；Double difference model；Baseline calculating；Satellite visibility

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 选题的背景和意义 1

1.3 研究的内容 2

1.4 研究的方法和步骤 3

第二章 基线解算的双差模型 4

2.1 北斗的时间和坐标系统 4

2.1.1 北斗时间系统 4

2.1.2 北斗坐标系统 4

2.1.3 北斗和GPS系统的时间和坐标转换 4

2.2 基线解算的定义 5

2.3 基线解算的过程 6

2.4 基线解算的双差模型 6

2.4.1 初始载波相位观测方程 6

2.4.2 双差定义 6

2.4.3 双差观测值模型 7

2.4.4 整周模糊度 8

2.5 影响北斗基线解算的因素及应对方法 8

2.5.1 影响因素 8

2.5.2 影响因素的判别 8

2.5.3 影响因素的应对 9

第三章 北斗以及GPS基线解算实例分析 11

3.1 卫星可见性和PDOP值的比较 11

3.2 不同参数设置下的GPS和北斗系统的精度分析 14

3.2.1 默认参数设置 14

3.2.2 衡量基线解算的质量指标 14

3.2.3 各参数分析比较 15

3.3 长短基线数据分析 23

3.3.1 长基线数据分析（参数默认） 23

3.3.2 短基线数据分析 24

第四章 总结与展望 26

参考文献 27

致谢 28

第一章 绪论

1.1 概述

中国北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，BDS）是中国自行研制的全球卫星导航系统。是继美国全球定位系统（GPS）、俄罗斯格洛纳斯卫星导航系统（GLONASS）之后第三个成熟的卫星导航系统。“北斗”卫星导航系统采取“三步走”的发展战略：第一步，“北斗”卫星导航试验系统；第二步，“北斗”卫星导航系统区域服务；第三步，2020年左右全面建成“北斗”卫星导航系统，形成全球服务能力。北斗卫星导航试验系统(北斗一号)已于2005年建成，正在建设的“北斗”卫星导航定位系统(北斗二号期)是由5颗GEO卫星、3颗IGSO卫星和4颗MEO卫星组成，覆盖中国境内及周边地区。目前，“北斗”区域卫星导航系统星座拥有14颗卫星在轨运行，包括5颗地球静止轨道（GEO）卫星、5颗倾斜地球同步轨道（IGSO）卫星和4颗中圆地球轨道（MEO）卫星，为亚太区域用户提供4种以上导航信号连续覆盖，已具备三维定位导航能力，但相比GPS略有不足。GPS与“北斗”有一些不同之处，主要是：①导航时间系统不同 ②导航坐标系统不同 ③卫星星座组成不同 ④卫星导航信号不同 ⑤卫星导航导航电文不同。

1.2 选题的背景和意义

我国自主建设、独立运行的北斗卫星导航系统，按照“三步走”的战略实施，目前第一步和第二步已经实现：2000年年底，北斗卫星导航试验系统建成，面向中国及周边地区提供服务;2004年启动北斗卫星导航系统的建设，2012年年底已形成区域覆盖能力，正式向亚太大部分地区提供运行服务。我国目前正在实施第三步，即建成北斗全球卫星导航系统，形成全球覆盖能力。按照计划，第三步计划于2020年前后建成，为此要完成约30颗北斗导航卫星的发射和组网任务。中国北斗卫星导航系统，作为中国独立发展、自主运行的全球卫星导

航系统，是国家正在建设的重要空间信息基础设施，可广泛用于经济社会的各个领域。北斗卫星导航系统能够提供高精度、高可靠的定位、导航和授时服务，具有导航和通信相结合的服务特色。通过19年的发展，这一系统在测绘、渔业、交通运输、电信、水利、森林防火、减灾救灾和国家安全等诸多领域得到应用，产生了显著的经济效益和社会效益，特别是在四川汶川、青海玉树抗震救灾中发挥了非常重要的作用。北斗卫星导航系统的建设目标是：建成独立自主、开放兼容、技术先进、稳定可靠的覆盖全球的北斗卫星导航系统，促进卫星导航产业链形成，形成完善的国家卫星导航应用产业支撑、推广和保障体系，推动卫星导航在国民经济社会各行业的广泛应用。北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，空间段包括5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，地面段包括主控站、注入站和监测站等若干个地面站，用户段包括北斗用户终端以及与其他卫星导航系统兼容的终端。

北斗导航系统本身有着不同寻常的意义，它可以让我国不单单只依赖于国外的导航系统，如GPS和GLONASS等。拥有自身的导航系统在关键的时候有至关重要的作用，尤其是在军事方面有着重大战略意义。北斗系统的快速发展不仅可以促进国家的经济建设,也提高了中国在世界的地位。但目前北斗系统相比GPS略有不足，所以要通过不停的探究来使其进一步的发展与完善，本课题就是从这一方面出发的。

1.3 研究的内容

本课题以北斗导航系统和GPS导航系统为研究对象，以HGO基线处理软件为平台，以载波相位观测值的双差模型为基础，通过长短两组基线观测数据进行基线处理。首先分析了GPS和北斗系统在长短不同长度基线下的卫星可见性和PDOP值的比较，之后处理基线，根据处理得到的RATIO、RMS、点位精度这几个质量指标来衡量基线解算的质量，通过更改一些基本参数设置来

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