【摘 要】
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全球卫星导航系统（GNSS）的发展为测速提供了便捷的方法,其中北斗三号导航系统（BDS-3）在卫星星座、信号等方面具有独特性,随着BDS-3面向全球用户提供服务,用户对载体运动状态的测量精度、可靠性等要求逐渐提升,其中速度是很重要的一项参数。目前,针对BDS-3车载测速在不同观测地区、不同方法、不同频点、不同运动状态等条件下的理论与应用研究不足,因此,对其更加深入地研究具有重要意义。本文的主要工作
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全球卫星导航系统（GNSS）的发展为测速提供了便捷的方法,其中北斗三号导航系统（BDS-3）在卫星星座、信号等方面具有独特性,随着BDS-3面向全球用户提供服务,用户对载体运动状态的测量精度、可靠性等要求逐渐提升,其中速度是很重要的一项参数。目前,针对BDS-3车载测速在不同观测地区、不同方法、不同频点、不同运动状态等条件下的理论与应用研究不足,因此,对其更加深入地研究具有重要意义。本文的主要工作与成果如下:（1）针对BDS-3单点测速和相对测速的原理和误差源进行了系统地推导。通过实测BDS-3同频点观测数据对比分析了静态和动态条件下载波相位、多普勒、伪距观测量单点测速和相对测速的精度及其特性;同时分析了BDS-3不同频点的伪距差分测速差异、载波相位差分测速差异和多普勒差分测速差异;给出了采用BDS-3中心差分法动态测速的最佳取点数。（2）针对单点测速方法精度不足和相对测速方法观测条件复杂的问题,考虑到车辆行驶轨迹与其速度矢量的几何相关性,提出一种基于BDS-3矢量观测信息且附加非完整性约束的速度估计模型,并展开了车辆静止、直线行驶和转向行驶等多种运动状态下的BDS-3的实验,对该模型的正确性和精度进行了验证,结果表明,增加航迹向约束的测速模型能够有效提升水平面方向的测速精度,垂向测速精度变化不大或略有下降,这种方法适用车辆行驶在地势较为平坦的地区。（3）针对BDS-3载波相位观测量具有个别异常值以及多普勒观测噪声较大的缺点,本文利用载波相位的平均观测噪声较低以及多普勒受周跳影响小的优点,将载波相位与多普勒观测通过Helmert方差分量估计定权法进行融合测速。采用单点测速模式且车辆处于动态时,Helmert方差分量估计定权融合法使载体N、E方向测速精度达到1.5cm/s,U方向达到2.1cm/s,相比单一观测量和等权融合动态单点测速精度具有大幅提升,这种方法可搭载于高动态的车辆。（4）针对城区复杂地理环境可见BDS-3卫星数少而无法解算或解算精度较低的情况,本文考虑BDS-3联合其他GNSS以增加冗余观测,采用高度角和卫星轨道类型综合定权的方法,对BDS-3、BDS-2、GPS,BDS-3/BDS-2、BDS-3/GPS双系统、BDS-3/BDS-2/GPS三系统分别建立测速模型并进行车载动态实验。结果表明,相比BDS-3单系统测速,BDS-3/BDS-2/GPS三系统联合测速精度优势明显。该论文有图49幅,表17个,参考文献139篇。
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