试论北斗导航定位系统单点定位中的一种定权方法

张益君

摘 要：当前我国的北斗卫星导航系统在我国范围内得到了较为广泛的应用，并在各个领域发挥着重要的作用，但目前北斗卫星导航系统的现有卫星数量相对较少，虽然我国区域定位精度较高，但全球范围内精度还不够高，这样就导致北斗导航定位系统在全球的应用受到一定限制。为减少这种情况的出现，有必要将GPS模型应用其中，这样不仅可以实现有效控制，还能提升定位精准性。本文将从单点定位定权方法入手，结合北斗测距信号分析，研究单点定位定权方法。

关键词：北斗导航；定位系统单点；定权方法

中图分类号：P228 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）01-0023-01

为做好观测值定权研究，北斗导航系统单点定位需要得到Bancroft算法的支持，且在Lorentz下完成内积方程设计，进而获得一种定权公式。通过长期的实践研究得知，这种方法能够有效提升北斗导航系统单点定位精度，因此，有必要对此展开研究。

1 单点定位定权方法

对于Bancroft算法来说，它是存在于R4维的Lorentz内积中的，也正因如此，Bancroft算法成为导航伪距观测方程中不可缺少的一部分。同时，在单点定位定权方法下，还包括推导权矩阵，Bancroft算法也是在Lorentz内积准则下获得相应非线性参数的。以往的计算中就是将伪距测量中的现有信息当做定权矩阵的一部分，由于这种情况的存在也使得线性最小二乘在求解阶段处于相对严密状态。然而，在让伪距观测方程向Lorentz内积方程转变的过程中，需要再次对Lorentz内积权矩阵进行必要的推导，这也是有效提高单点定位定权方法的有效措施。

2 北斗测距信号分析

为了解北斗测距信号实际情况，应用北斗伪距和相位方程来完成，通过分析可以获得两种观测值，分别为伪距相位差值（CC组合）以及MP组合，它们也会成为研究测距信号质量的重要依据。通过实证研究可以发现，在观测高频观测值的过程中，这两种组合不仅可以有效降低模糊度常数，还能最大程度的减少电离层延迟等情况的出现，因此，应重视这两种组合在北斗测距信号分析中的运用。

3 算例分析与比较

3.1 单点定位定权方法分析

为做好本次研究，在西北、西南以及东北地区都进行了观测，时间为2015年10月到2015年11月，每隔1s收集一次数据，由于本次研究地点较多，所以，仅选择西北地区作为研究对象。

在收集了相关数据以后，还要对数据进行处理，所以，采用了三种单点定位方案：第一种方案用最小乘法，其作用是依据伪距观测值定权；第二种方案是用Bancroft算法，其作用是依靠卫星观测值定权；第三种方案也是利用Bancroft算法，用推导公式定权。因后面的研究需要用CC组合与MP组合，所以，在数据预处理的过程中，就需要用北斗三频周条完成探测，这样不仅可以去除其中各种差异数据，还能准确的记录出周跳位置。

通过实证研究可以发现，北斗导航系统是一种能够提供高精度的单点定位系统，无论哪种方案都可以将精度精确到25m以下。同时，第三种方案在定位精度上相对于前两种有所提升。由此可见，Bancroft算法在Lorentz内积下所获得的定权公式相对于前两种定权公式更为精准，也可以获得更好的精度。

3.2 CC组合的运用

为了解北斗测距信号观测噪声，绘制了如下图1所示的伪距标准差。

第一个图形为GEO，第二个为IGEO，第三个为MEO。通过观察可以发现，第一个图形相对稳定，差距也很小，只有PRN1的标准差相对较大，余下两者的差异较小，总的来说，在该过程中，卫星高度角基本在12度左右；第二个图形与第三个图形锁战术的伪距标准差相对第一个图形要大一些，分析后得知这与卫星高度角有一定关系，也与卫星是否处于动态有关，通常情况下，动态卫星会带来一定的多普勒现象。同时，在研究中还发现，第一种卫星并未发生周跳，而后两者都出现了不同的周跳，由此可见，第一种卫星数据质量相对于后两者数据质量高一些。此外，尽管衛星不同会带来不同的伪距差，但总体差异并不大，基本都在0.1以下。总的来说，尽管在观测时间段内尽管北斗卫星之间存在各种各样的差异，但噪声标准差数值却很小，对单点定位精度的影响也不大。

3.3 MP组合的运用

为了解伪距多路径是否能够影响北斗单点定位精度，可以用三频观测值提取与改正，通过研究发现，经过改正以后，获得了以下结论：第一，由于伪距多路径效益的存在，使得周期性愈加明显，这与卫星轨道呈现周期性有直接关系，在GEO卫星出现低频变化以后，IGSO、MEO卫星也出现了一定的高频变化，这也是其他方案无法比拟的。第二，在多路径效应经过改正以后，无论哪种方案下的单点定位精度都得以有效提升。第三，随着多路径效应改正的实现，新产生的定权公式依然可以有效提升北斗单点定位精度。由此可见，新型定权公式可以最大程度的强化北斗导航定位系统的单点定位精度。

4 结语

通过以上研究可以得知，在北斗卫星导航定位系统中，GEO卫星所获的信号质量相对较好，卫星高度也相对稳定。同时，新型定权公式中融入了距离因素，不仅可以有效解决卫星定权问题，还能最大程度的提升单点定位精度。由于北斗定位系统中容易受伪距多路径效应影响，所以将不同种类的卫星应用其中，发现GEO卫星的变频最小，变频较高的卫星在改正以后，变频也得以有效降低，这种情况的出现也与新型定权公式可以最大程度的提升北斗单点定位精度有直接关系。

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