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 1 2 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 C1 C5 GEO 卫星 和 C6 C9 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 5 10m 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 手段及预期成果三 本课题的研究内容 方法 手段及预期成果 1 1 本课题研究的内容 方法本课题研究的内容 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