北斗衛星導航系統偽距差分定位技術分析

錢麗

常州市瑞德信息科技有限公司 江蘇 常州 213000

引言

北斗衛星導航系統是中國著眼于國家安全和經濟社會發展，需要自主建設運行的全球衛星導航系統，其使用范圍覆蓋全球，向全球用戶開放，提供全天候、全天時、高精度的定位、導航和授時服務的國家重要時空基礎設施。隨著人們對于定位精準度的高度需求，也就產生了差分技術，差分技術根據修正信息種類的不同可以分為位置差分、載波相位差分以及偽距差分三種，本文將通過對偽距差分技術進行分析，簡述其對北斗衛星導航系統精準定位的影響。

1 差分技術產生的原因以及技術分析

1.1 差分技術的技術分析

差分技術在技術實踐的過程當中，主要是利用兩臺接收機進行作業，一臺稱為基準站接收機，一臺稱為移動站接收機，兩臺接收機互相協助作業。工作情況如下：兩臺接收機同時觀測與接收由北斗衛星傳出的衛星信號，基準站接收機將根據已知坐標點的坐標數據以及北斗的定位數據，對得出的數據進行差分解算，然后將修正的誤差數據發給移動站接收機，移動站接收機將接收并且再次由數據進行修正，而后將數據傳給衛星，衛星將再次對接收到的數據進行修正，通過該方法，可達到提高信號定位精準度的目的[1]。

1.2 產生的原因

在北斗衛星導航系統信號傳輸過程當中，會受到很多因素的影響，從而造成數據誤差，比如：在經過流層時，信號受到了接收地多方因素的干擾，衛星信號的物理狀態折射率會發生變化，從而造成信號延遲；信號在經過電離層時，由于電離層中包含著大量的自由移動電子，當北斗衛星的導航信號在經過該電離層時，極易受到自由移動電子的影響，從而影響到北斗衛星導航系統的精確度；北斗衛星信號的接收機在接收信號時，由于自身相關的誤差，也會造成北斗衛星導航系統信號的不準確。因此，若是要增加北斗衛星導航系統的定位精確度，則可以采用差分技術來達到技術需求[2]。

1.3 差分技術算法分析

在差分定位技術當中，其主要算法為偽距單點定位算法，該算法主要是通過某顆衛星的位置以及其時鐘差，測定接收機的位置和時鐘差，兩者建立線性方程組，實行線性化，為了消除或者減少誤差，一般采用迭代法求取線性方程組的解，在得到近似數值之后，還需帶入方程迭代，直到迭代結果可以收斂之后，才可以得到最終的解。在定位算法當中，需要建立空間坐標系，以便確定衛星的位置以及接收機的位置等相關因素，衛星導航技術中的位置參數與衛星的空間位置采用的并不是同一種坐標，前者采用地理坐標表示，后者采用軌道參數來表示，選擇好的坐標，利于整體的定位計算，所以在選擇坐標時，要便于進行上述不同坐標之間的轉換，從而使之后的偽距單點定位算法更為簡便。

2 偽距差分技術的分析

2.1 技術原理

首先，基準站接收機通過北斗系統發出的衛星信號解碼得到偽距測量值；然后利用基準站的地理坐標以及衛星的坐標信息，可以計算出基準站與衛星之間的真實距離，該真實距離與之前得到的偽距測量值之間的差值即為我們需要修正的偽距測量誤差；最后基準站接收機將計算所得的差值發送給移動站接收機，移動站接收機將利用得到的差值修正之前解碼所得的偽距，再進行精準定位解算，從而可以獲得移動站接收機的位置[3]。

2.2 偽距差分技術的應用現狀

偽距差分技術能夠得到米級定位精度，是目前差分技術當中應用最廣的一種差分。值得注意的是，北斗衛星導航系統偽距差分技術的定位精準度會隨著移動站接收機與基準站接收機之間的距離發生改變，相距距離越短，北斗系統定位精準度越高。偽距差分技術的應用優點是：基準站提供所有衛星的改正數，用戶接收機只需觀測任意4顆衛星就可以完成精準定位；其缺點就是前文說到的：差分精準度會隨基準站到用戶的距離改變而改變，這就會導致在某些時候，會出現較大技術誤差。

3 工作中的北斗定位技術運用

在戶外遇到緊急情況時，用戶開啟SOS功能，設備會通過衛星自動向預設的緊急聯系人發送當前的位置和求助短信。信息健全機制（離線消息的推送）——不必擔心會出現由于用戶信號強度不夠或者用戶未在線，導致用戶接收不到來自其他用戶信息的情況，當用戶出現此類情況時，數據服務中心會將此類消息存儲，將未讀消息完整發送給相應用戶，保證消息健全。上述工作項目采用了北斗衛星定位通信系統，解決了無公網的環境通訊定位的問題，從而解決了海上定位、通訊、救援的問題，為漁民、貨運等提供了安全保障。

4 結束語

北斗衛星導航系統的精準度一直是我國致力于研究的科研項目，且目前已取得一定的成效，但是在各國科技競爭日益加強的今天，還需要不斷的探索進步。北斗衛星導航系統偽距差分定位技術在導航系統中運用越來越廣泛，精度也越來越高，具有良好的發展前景。北斗衛星導航定位系統發展至今，已成為美國GPS，俄羅斯GLONASS之后第3個成熟的衛星導航系統。目前的北斗衛星導航定位系統也還需要不斷完善與改進，需要對差分技術等相關技術做出更多的研究與探討，選用合適的技術，才能完成這一重要的科研任務。