论文总字数：29875字

摘 要

全球卫星定位系统（GPS）从搜集情报等军用用途发展到今天为用户接收站授时、导航、定位等民用功能，不断更新进步，又发展出了信标差分RBN-DGPS定位。利用基准站发送的各卫星实时伪距改正值和伪距改正变化率来修正用户站伪距观测值，经过计算得到平面精度优于1米，高程精度优于2米的用户站精确位置。因此，检核稠林矶GPS/北斗差分信标台的实时定位精度，对解决南京上游河段定位精度问题，减轻测量人员的劳动，节省经费具有重要的应用意义。本文基于现有的稠林矶GPS/北斗差分信标台定位监测设备和实地观测数据，进行两项实验：一是短距离的单频伪距差分定位和双频伪距差分定位精度的比较，二是长短距离的双频伪距差分定位和相位平滑伪距差分定位精度的比较。本文的主要研究内容与成果总结如下：

（1）阐述了稠林矶GPS/北斗差分信标台建设的重要意义。目前双频差分定位技术在内河航道应用并不十分广泛，稠林矶差分信标台的建设提高了北斗系统在航道应用中的定位精度。简单介绍了差分信标台的结构与组成。

（2）基于建设完成的稠林矶差分信标台仪器设备，介绍了南京市东南大学交通学院天台上某一点位A的数据采集和内业数据处理的流程，利用软件编程计算定位结果，进行了三种差分定位方式在距离不同时的精度对比。

（3）依据实验数据计算处理得出结论，验证了短距离时单频差分定位结果略好于双频差分定位。而长距离时双频差分定位强于单频差分定位又差于相位平滑差分定位。总体来说，双频差分平面定位误差在m,而相位平滑伪距差分平面定位精度在m。满足稠林矶差分信标台设计要求。

关键词：信标台，伪距差分，相位平滑伪距差分，测量噪声，星历文件。

Abstract

Global positioning system (GPS) from gathering intelligence for military use develop to today for the user receiving station timing, navigation,positioning, and other civil functions, constantly update the progress, and produce the beacon differential RBN-DGPS positioning. The base station transmits the satellite real-time pseudo range correction value and pseudo range correction changes to modify the rate of user stations pseudo range observations, calculated after the plane accuracy is better than 1 meter, height accuracy better than 2 meters of the user station precise location.Therefore, check the ChouLinJi GPS / BeiDou differential beacon real-time positioning accuracy, to solve the Nanjing on the upper reaches of the problem of positioning accuracy, reduce measurement of personnel and labor, save money has important application significance.In this paper, based on the existing ChouLinJi GPS / BeiDou differential beacon location monitoring equipment and field observation data, the two experiments: first is comparing a short distance of single frequency pseudo range differential positioning and dual frequency pseudo range differential positioning accuracy, the second is comparing the long and short distance of the dual frequency pseudo range differential positioning and phase smoothing pseudo range differential positioning accuracy. The main research contents and achievements of this paper are as follows:

(1) The significance of the importance mean of ChouLinJi GPS / BeiDou differential beacon. At present, the application of the dual frequency differential positioning technology in inland waterways is not quite extensive, and the construction of the dense forest differential beacon station improves the positioning accuracy of the Beidou System in the navigation channel. The structure and composition of the differential beacon station are simply introduced..

(2) To complete the construction of ChouLinJi based on differential beacon equipment, This paper introduces the process of data acquisition and internal data processing of a certain point A on the roof of Traffic College of Southeast University in Nanjing.Using the software programming, the accuracy of three differential positioning modes is compared with the accuracy of the distance.

（3）According to the experimental data calculation, the conclusion is drawn that the results of single frequency differential positioning in the short distance are better than the dual frequency difference.The dual frequency difference is better than the single frequency differential positioning and the phase difference and positioning of the two frequency difference in the long distance.Overall, the dual frequency differential plane positioning error is 0.41m, while the phase smoothed pseudo range difference plane positioning accuracy is 0.24M. Meet the design requirements for ChouLinJi GPS / BeiDou differential beacon.

KEY WORDS: beacon , pseudo range differential , phase smoothing pseudo range differential, Measurement noise ,Ephemeris file

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1 引言 1

1.2 研究背景和意义 1

1.3现状研究与分析 3

1.3.1 国内外研究现状 3

1.3.2 研究现状分析 4

1.4 本文的研究目的和主要研究内容 4

第二章 差分定位原理与精度分析 5

2.1 伪距单点定位 5

2.1.1 伪距单点定位原理 5

2.1.2 伪距单点定位误差分析 7

2.2 伪距差分定位 10

2.2.1 单频伪距差分模型 10

2.2.2 双频伪距差分模型 11

2.2.3 伪距差分精度分析 12

2.3 相位平滑伪距差分定位 13

2.3.1 相位平滑伪距差分模型 13

2.3.2周跳探测原理 14

第三章 稠林矶北斗/GPS信标台简介 16

3.1 项目概况 16

3.2 系统结构组成 17

3.3 本章小结 25

第四章 实验及软件简介 26

4.1 实验数据来源 26

4.2 数据处理 27

4.3 软件使用 28

4.4 结果分析 30

4.5 本章小结 35

第五章 结论与展望 36

5.1 主要工作与结论 36

5.2 问题与展望 37

致谢 38

参考文献（References） 39

第一章 绪 论

1.1 引言

信标差分RBN-DGPS定位是利用信标台站和流动站两台GNSS接收机同时测量来自相同GNSS卫星的导航定位信号，用以联合确定用户的精确位置。其中位于已知点(基准点)上的GNSS信号接收机简称信标台基准站接收机，安设在运动载体上的GNSS信号接收机简称信标RBN GPS 流动站接收机。信标台基准站接收机利用精确的三维位置，实时生成各卫星伪距改正值和伪距改正变化率，并通过无线信号播发至各流动站用户。流动站用户接收各卫星改正值，经修正后获得各卫星伪距改正值，测得精确的实时位置，平面精度优于1米，高程精度优于2米，这种定位方式就叫做信标差分RBN-DGPS定位技术。

因此，若能检核稠林矶BDS/GPS双频差分信标台的实时定位精度，能够有效解决南京上游河段通讯信号不稳定、定位精度差、坐标系统不统一的问题，为测量提供连续、可靠的平面定位精度，对进一步减轻测量人员的劳动强度，节省经费投入，提高成果质量，有着十分重要的应用价值，并有力促进北斗导航定位系统在长江航道管理方面的应用步伐。

1.2 研究背景和意义

GPS是英文Global Positioning System（全球定位系统）的简称。GPS最早是1958年美国军方的一个项目，1964年开始使用。到了20世纪70年代，以陆海空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报搜集、核爆监测和应急通讯等目的由美国陆海空三军联合研制了新一代卫星定位系统GPS，耗资300亿美元经过20余年的研究实验，到1994年，己布设完成全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座。与之相对应的是中国的北斗卫星系统北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System，简称BDS），是我国正在实施的自主发展、独立运行并与世界其它卫星导航系统相兼容的全球卫星导航系统。此前已成功发射16颗北斗导航卫星（2颗备用卫星），在系统组网和试验基础上，逐步扩展为全球卫星导航系统。随着GPS的现代化和BDS的逐渐完善，GPS和BDS的双系统卫星定位也得到了较大的发展，其优势包括具有更多的可视卫星数目，更优的卫星空间结构，以及更高的定位可靠性和连续性，在各种控制测量、工程测量、地形测量等工程应用领域得到了广泛的应用。依据卫星接收机设备的定位方式，其定位技术可分为差分定位和单点定位。

信标差分RBN-DGPS定位是利用信标台站和流动站两台GNSS接收机同时测量来自相同GNSS卫星的导航定位信号，用以联合确定用户的精确位置。其中位于已知点(基准点)上的GNSS信号接收机简称信标台基准站接收机，安置在运动的载体上的GNSS信号接收机简称为信标RBN GPS 流动站接收机。信标台基准站接收机利用精确的三维位置，实时生成各卫星伪距改正值和伪距改正变化率，并通过无线信号播发至各流动站用户。流动站用户接收各卫星改正值，经修正后获得各卫星伪距改正值，测得精确的实时位置，平面精度优于1米，高程精度优于2米，这种定位方式就叫做信标差分RBN-DGPS定位技术。

在我国沿海从南到北沿海岸线国家交通部海监局建立了20个信标台站（也就相当于差分系统的基准站，现已全面建成并投入使用），这些信标站24小时不收任何费用地发送RTCM差分校正信息，在内陆能传输300KM，而在海上是500KM的传输范围。用户端只要在此覆盖范围内就可接收到此信号。

目前长江南京航道局各处均配备了GPS信标机，南京以下各处辖区可接受到沿海大戢山信标台的差分信号，经实测可实现优于3米的定位精度，能够满足中小比例尺的测图和高精度航标作业定位要求；南京以上各处辖区无法接收到差分信号，GPS信标机只能用于单点定位，定位精度只能达到10米左右，不能用于大比例尺测图。

鉴于以上工程应用实际，长江南京航道局提出在安庆航道管理处所属的东流镇上游5公里的稠林矶段（原炸药库内）建设一座兼容北斗的GPS差分信标台，为长江南京航道局所属上游各单位提供一个统一的测绘基础平台，积极推进我国北斗导航定位系统在长江航道管理中的应用。

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