BDS卫星的广播星历精度分析开题报告

*大学毕业设计（论文）开题报告表课题名称BDS卫星广播星历精度分析课题来源省部级重点项目课题类型应用指导教师学生姓名学 号专 业测绘工程（内容包括：课题的意义，国内外发展状况，本课题的研究内容、方法、手段及预期成果，任务完成的阶段安排及时间安排，完成任务所具备的条件因素等。） 一、课题的意义北斗卫星导航系统是我国自主发展，独立运行的全球卫星导航系统，是目前世界上四大全球卫星导航系统之一。卫星星历是各类GNSS系统导航定位的基础，其精度将直接影响定位的结果和精度。广播星历虽然精度较精密星历低，但因为其具有实时、易获取等特点，已被众多实时导航和定位用户所使用。2012年12月，北斗卫星导航系统（BDS）正式投入运行，能够为亚太区域内的用户提供集导航、定位、授时和短报文通信于一体的服务。BDS广播星历的可靠性、准确性直接关系着导航和定位的精度，因此，开展BDS广播星历的精度分析和评估具有重要意义。由于精密星历的精度比广播星历高出12个数量级，因此可以将精密星历作为参考值来评估BDS卫星广播星历的精度。广播星历包含轨道与钟差两部分，因此，BDS卫星广播星历的精度分析和评价也包括轨道和钟差两部分。广播星历轨道误差是指由卫星发播的广播星历计算的广播轨道与真实轨道之差，广播星历钟差误差是指由卫星发播的广播星历计算的广播星历钟差与精密钟差之差。本次课题主要是通过对连续一个月的BDS卫星广播星历与精密星历产品比较，分析BDS各颗卫星轨道和钟差精度变化，对BDS广播星历精度进行评价，为导航定位用户提供参考。二、国内外发展状况为了提高北斗卫星轨道的精确性和实时性 ，郝建录等在2013年分析星历文件中的开普勒轨道参数和摄动参数的基础上，阐述了卫星轨道的计算方法，用Visual C+语言编程实现了卫星轨道位置计算，并用2013年1月13日的北斗导航文件计算出C1C5 GEO卫星和C6C9 MEO/IGSO卫星位置及其它们的外推时刻卫星的位置，通过对比分析，验证了该算法的可行性。 2014年，朱永兴等通过对2011年10月3日-10月9日7天的北斗导航卫星广播星历进行分析。先采用精密星历评估广播星历精度，在采用SLR观测量检核广播星历视向距离精度，运用两种方法分别从卫星位置精度和空间信号用户距离误差（SISRE）两个方面进行分析，分析表明：视向距离误差由于1m。2015年，郭忠臣等推导由广播星历和精密星历计算卫星速度的公式。对广播星历轨道误差及钟差精度统计分析并与GPS对比。结果表明：径向精度优于法向和切向，其速度误差均1mm/s，与GPS精度相当， GEO卫星径向RMS均优于2m，三维RMS一般在510m；MEO和IGSO卫星的广播星历精度与GPS相当，径向RMS一般优于0.5m，三维RMS均优于5m，大部分优于2m。广播星历精度是GNSS导航系统性能评估的重要指标，它是全球连续监测系统监测评估中心的主要的评估内容之一。范毅等利用iGMAS监测站的广播星历（iGMAS2015年1月-2015年10月的数据）以及GNSS分析中心提供的时候精密星历，开展了对GNSS导航系统的广播轨道、广播钟差、用户测距误差的评估。根据评估结果可以看出：BDS广播星历整体精度为2.5m，GPS广播星历精度为2m，GLONASS广播星历整体精度为4m，GALILEO广播星历整体精度为2m。2016年，曾琪等通过借鉴其他卫星导航系统的广播星历评估方法，以WHM（武汉大学GNSS中心）分析中心提供的精密星历为参考，利用长达28个月的广播星历数据对北斗星历精度的短期和长期趋势进行了全面的统计与分析。结果表明：GEO卫星广播星历的轨道精度约为1.8m；IGSO和MEO广播星历的轨道精度优于1.2m，整体上优于GEO卫星。从长期变化趋势来看，北斗广播星历的精度有逐渐提高的趋势。根据近年北斗系统的发展以及对其广播星历精度分析的成果来看，BDS卫星广播星历的精度逐年提高，且大多都是对2016年以前发射的卫星的广播星历进行精度的分析，但对最新发射的卫星的广播星历精度分析还未得出有益的结论。针对最新发射卫星的广播星历精度进行研究，本文通过对2016年连续一个月的BDS卫星广播星历与精密星历产品比较，分析BDS各颗卫星轨道和钟差精度变化，对BDS广播星历精度进行评价，希望通过对BDS正式运行期间的广播星历精度进行简要的统计分析之后，得到一些有益的结论。三、本课题的研究内容、方法、手段及预期成果1. 本课题研究的内容、方法本课题主要是通过阅读大量的关于BDS卫星广播星历精度分析的研究论文，并在此基础上，阐述BDS卫星广播星历精度分析的原理与方法，通过从GNSS实验网( Multi-GNSS EXperiment，MGEX)下载2016年连续一个月的广播星历数据，下载由武汉大学发布的WUM精密星历作为参考星历，以此数据为例进行实际分析。本文所做主要研究工作如下：（1）阐述本课题研究的目的与意义，明确本课题研究的基本方法与原理，同时大量阅读相关文献了解有关本课题的研究现状；（2）从GNSS实验网( Multi-GNSS EXperiment，MGEX)下载2016年连续一个月的广播星历数据，下载由武汉大学发布的WUM精密星历作为参考星历，编写计算程序。程序主要包括以下模块：读取广播星历文件，读取精密星历sp3文件，由广播星历计算卫星位置，拉格朗日插值，坐标转换，精度统计；（3）分别统计各颗卫星轨道在R、T、N方向上的偏差RMS及空间信号测距误差SISRE（均值）；（4）绘制广播星历各个方向误差统计表，通过统计表对所采用的BDS卫星广播星历进行分析。2.预期的成果（1）编写BDS广播星历精度评估程序；（2）BDS各颗卫星广播星历RTN方向精度图；（3）广播星历各个方向误差统计表。四、任务完成的阶段安排及时间安排1.完成外文文献翻译，准备开题报告 2017年03月20日2017年03月30日2.调研，查阅文献及资料，撰写开题报告 2017年04月01日2017年04月09日3.广播星历数据下载，精度评估程序编写 2017年04月10日2017年05月13日4.广播星历各个方向误差统计，对BDS卫星广播星历精度进行分析 2017年05月14日2017年05月21日5.撰写毕业论文 2017年05月22日2017年06月14日五、完成任务所具备的条件因素等 1.认真阅读文献及相关资料，理清自己所做课题的思路； 2.掌握本课题研究的基本方法与原理； 3.有一定的编程基础； 4.善于思考，多查阅资