北斗/GNSS全球增強系統關鍵問題研究及服務性能分析

陳 良

1.北京航空航天大學電子信息工程學院，北京 100191;2.上海市空間導航與定位技術重點實驗室，上海 200030

北斗/GNSS多系統全球實時增強服務是目前可提供大范圍高精度位置服務的有效手段。隨著導航星座衛星數增量發展及對更高精度位置需求的不斷深入，對多系統融合數據處理帶來了巨大挑戰，亟需針對不同系統特點，設計多GNSS全球實時高時效增強信息估計技術并解決不同系統在終端層的信號差異，以提升用戶高精度應用性能。論文圍繞北斗/GNSS全球實時增強服務關鍵技術，重點研究了測距信號碼片形狀失真造成的接收機端星間碼偏差(ISCB)及精密鐘差產品零值偏差問題，提出了高精度數據處理中多系統星間碼偏差模型算法，實現了多GNSS全球實時高時效增強信息估計技術，開展了北斗二號衛星融合三號衛星提供全球高精度增強性能原型驗證。主要內容如下：

(1)討論了接收機射頻前端測距信號碼片形狀失真，引入星間碼偏差至觀測值中的問題，分析了其對精密鐘差產品星間零值偏差及定位性能影響。

(2)針對接收機端星間碼偏差導致終端偽距誤差改正精度下降進而影響定位性能問題，提出了單站多系統星間碼偏差實時估計與自校準算法，削弱了接收機端星間碼偏差與衛星鐘差產品的星間零值偏差，顯著提高了接收機偽距觀測值改正精度。GLONASS PPP收斂時間縮短約70%，收斂階段及收斂后精度分別提升約64%、19%；GPS+GLONASS PPP收斂時間縮短約23%，收斂階段精度提升13%。

(3)針對實時鐘差產品中存在的零值偏差問題，提出了顧及星間碼偏差改正的多系統精密鐘差估計模型，實現零偏絕對鐘差獲取。四大系統實時衛星鐘差RMS減少了63%；解決了GLONASS、北斗各衛星鐘差存在的偏差問題，其鐘差STD精度提升約45%；該模型參數消除率達95%，該模型滿足多系統實時鐘差秒級估計與更新，滿足多系統增量發展需求。

(4)針對接收機端北斗二號與三號衛星偽距觀測值存在的偏差不一致現象，提出了顧及星間碼偏差參數的北斗二號/三號聯合定位模型，充分利用北斗二號各衛星全球信號(B1I+B3I)資源，實現了北斗二號與三號全球系統實時增強，進一步提升了北斗全球信號高精度定位性能，北斗PPP收斂時間縮短約35%，收斂階段及收斂后精度分別提升15%、20%，北斗全球實時增強進一步提升了GNSS定位收斂性能及定位精度。

(5)設計并構建了北斗/GNSS全球實時增強原型軟件，利用全球近100個GNSS基準站實時數據流資源，實現了包括北斗三號衛星系統在內的四大導航系統的產品。播發增強信息精度3～10 cm，達到了國際相關研究機構同等水平，經全球實測數據驗證，北斗/GNSS定位精度可達到厘米級。