论文总字数：35936字

摘 要

卫星导航定位的本质作用即为求解空间点的三维坐标，为了更好更快的求解观测站的坐标，GNSS定位技术不断发展，从伪距单点定位到如今广泛应用的RTK技术，GNSS定位已经成为当前定位的主要方式，其中基线处理是RTK定位的关键技术。目前大多数商业软件都采用单星座（主要为GPS）进行定位，有时候可靠性和准确性无法得到全面保障，组合定位可以大大提高可见卫星的数目，改善几何精度因子，提高卫星定位精度。随着GNSS系统的不断完善和现代化，GNSS多频、多系统组合导航定位已成为卫星导航定位发展的必然趋势。因此，很有必要开发一款BDS/GPS双系统基线解算软件。

本文在分析了国内外GNSS数据处理软件的基础上开发了一套BDS/GPS基线解算软件。本文的主要研究成果为：

1. 阐述了GNSS基线解算的函数模型、随机模型和各项误差处理方法。根据GNSS基本观测量的特性选择载波双差定位模型，重点介绍了载波双差的观测方程、法方程的建立、精度评定方法和不同载波相位观测值的组合；研究了双差之后剩余的误差项，以及计算或消除这些误差的方法；分析并介绍了LAMBDA算法。
2. 介绍了高精度基线解算软件GAMIT的安装以及使用方法。为本软件可靠性和可用性验证提供基准。

3.在研究理论的基础上开发了BDS/GPS基线解算软件，介绍了软件的基本流程，为了验证软件的可行性及可靠性，使用贵州山区高速公路短基线数据和美国CORS中长基线进行基线解算验证。在贵州山区高速公路测量静态基线解算工作中，采用BDS、GPS、BDS/GPS三种组合模式进行解算，美国CORS数据解算过程中采用单GPS进行解算，利用GAMIT软件基线解算结果作为真值，将HGO，CGO和本软件解算结果同GAMIT解算结果做差。实验结果表明短基线情况下BDS/GPS双系统与单GPS系统一小时定位结果X/Y/Z方向基本可以达到1cm的精度， 与CGO、HGO两个商业软件较差在1cm之内，单BDS系统定位结果较单GPS和BDS/GPS双系统大1cm左右。证明本软件采用双系统或单GPS系统可以满足一般工程中短基线相关精度的要求。

关键词：北斗，GPS，基线解算

BDS / GPS precision baseline Solutions Software Development and Application

Abstract

The nature action of Satellite Navigation and positioning point is to solve the three-dimensional coordinate space.in order to define the coordinate of observatory better and faster ,the global satellite navigation positioning system developing quickly, From pseudorange single point positioning to today's RTK,the GNSS navigation and positioning Technology has become one of the most important positioning way，where various positioning baseline processing is a very important job.most of the data processing software can only deal with GPS,Sometimes the reliability and accuracy can not be fully protected.Integrated positioning can greatly increase the number of visible satellites and improving satellite positioning accuracy. With the continuous improvement and modernization of GNSS systems. GNSS multi-frequency, multi-system navigation has become an inevitable trend of the future development of satellite navigation and positioning.so it is necessary to developing a GPS / BDS dual system software baseline solution.In this paper,on the base of further research of domestic and international GNSS data processing software,developed a BDS/GPS baseline solution software. The main contents and achievements of the paper are summarized as follows:

(1) Described the function model of GNSS baseline solution, the stochastic model and the error processing. After study the characteristics of the basic observations, select the carrier double differential GNSS positioning model as the base model. Focuses on the establishment of error equation, law carrier double differential equations, the accuracy of assessment methods and different combinations of carrier phase observations, introduce the methods of how to calculate or eliminate the errors after double cross. Analyzed and presented LAMBDA algorithm.

(2) Introduce the high-precision baseline solution GAMIT software and how to installation and use it. Provide a baseline for subsequent software correctness verification.

(3) On the basis of theoretical research developed the BDS/GPS Baseline Solution Software.introduce the flow chart of software .In order to verify the availability of software.use this software to solver the data of Guizhou mountain highway.and using BDS,GPS,BDS/GPS three kinds solver mode solver,at the same time ,compare the results with the GAMIT,CGO,HGO.The results show the average one-hour precision of three directions can reach 1cm. Worse than commercial software 1cm.confirmed this software can used to solver short baseline.

Key Words: BDS,GPS,baseline solution

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景与意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.3主要研究内容和路线 2

第二章 BDS/GPS数据处理基本理论与模型 3

2.1 BDS/GPS时空统一 3

2.1.1 时间系统 3

2.1.2 坐标系统 4

2.2 BDS/GPS观测量 5

2.3基线解算主要误差源及改正方法 6

2.3.1卫星钟差的影响 6

2.3.2卫星天线相位中心误差 7

2.3.3地球自转 7

2.3.4对流层延迟误差 7

2.4载波双差解算模型 8

2.4.1误差方程 9

2.4.2法方程的组成及解算 11

2.4.3精度评定 13

2.5载波相位观测值之间的线性组合 13

2.5.1消电离层观测方程 13

2.5.2双频P码M-W法求宽巷模糊度 14

2.6 LAMBDA算法介绍与分析 15

2.6.1 LAMBDA算法简介 15

2.6.2LAMBDA算法正确性检验 16

2.6.3LAMBDA算法的使用 16

2.7本章小结 16

第三章 GAMIT基线解算软件使用方法 17

3.1 GAMIT软件概述 17

3.2 GAMIT软件功能模块分析 17

3.3 GAMIT软件的安装 18

3.3.1安装环境要求 18

3.3.2 GAMIT数据处理步骤 19

3.4 本章小结 20

第四章 BDS/GPS基线解算软件设计与应用 21

4.1软件设计流程 21

4.2软件基本操作说明 23

4.2.1新建项目 23

4.2.2 导入数据 24

4.2.3 基线处理 25

4.3BDS/GPS基线解算软件应用 29

4.3.1实验数据 29

4.3.2数据处理 29

4.4解算结果分析 30

4.4.1贵州山区高速公路实测数据基线解算结果分析 30

4.4.2 美国CORS数据解算结果分析 33

4.5本章小结 36

第五章 总结与展望 37

致谢 38

参考文献..........................................................................................................................................40

第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System，GNSS）包括了全球的、区域的和增强的卫星系统，美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、以及中国的北斗卫星导航系统（Beidou Navigation Satellite System，BDS）均属于全球系统。

GPS是美国研发的新一代卫星导航系统－－导航卫星定时测距全球定位系统，它可以向全球数目不限的用户连续的提供高精度的全天候三维坐标、速度以及时间信息，因而广泛的应用各种运载工具如飞机，船只的导航，还有高精度的大地测量，地球物理测量，海空救援，水文测量，航天发射及卫星回收等技术领域^[1]。

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