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北斗卫星导航系统(BDS)是我国正在实施的自主发展、独立运行的全球卫星导航系统，2012年底已完成北斗二代一期的建设任务，目前运行的14颗北斗导航卫星中包括5颗地球静止轨道(GEO)卫星（1-5号卫星）、5颗倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星（6-10号卫星）和4颗中高轨道(MEO)卫星（11号以上卫星），导航服务覆盖中国以及大部分亚太地区，已经具备成熟的三维导航定位能力。与GPS类似，BDS的高精度载波相位定位，尤其如RTK这样的快速定位备受大地测量学者的广泛关注，国内多个相关研究机构、企业及军方都着手开展BDS的精密载波相位定位方法的研究与产品开发。在GNSS载波相位快速定位中，站星几何图形变化较慢，观测方程具有强相关性的病态特征，所生成的法方程系数矩阵条件数太大，导致参数估计对观测噪声敏感程度很高，采用传统的最小二乘估计很难获得正确的解。特别是我国BDS卫星导航系统，由于包含了GEO卫星和IGSO卫星，目前一般情况下仅能接收1-2颗MEO卫星，病态问题更加严重。观测方程的病态问题直接影响模糊度初始化时间和解算的正确性。BDS载波相位定位的病态程度有多高，不同观测地区的病态指标如何，以及在什么情况下才能获得整周模糊度固定解，初始化时间长短，如何快速准确计算出整周模糊度，如何合理提出实际工程中的相关技术指标等等，这些都是目前我国BDS应用中亟待解决的问题。本文针对BDS载波相位定位病态性、观测噪声对模糊度固定的影响进行了比较深入的分析研究。本文的主要内容和研究成果如下: (1)详细推导了BDS/GPS伪距、载波相位定位及二者联合定位的函数模型，从函数模型上分析了GNSS差分定位与非差定位的病态性是一致的，因此仅需要考虑非差的情况即可，载波相位定位的病态性仅与测站位置、观测时刻、观测时段及其可视卫星的运动有关。为了不失一般性，采用了仿真观测数据的基本策略来分析BDS/GPS的病态特征，选取我国具有区域代表性的8个地面站进行数据仿真计算。 (2)利用STK软件仿真了BDS/GPS的星座结构，对比分析了BDS和GPS在我国及其周边的PDOP值变化情况，结果表明:BDS在我国各地区的平均PDOP值与纬度成正比关系，随纬度的增大而线性增加;BDS在我国及周边地区的平均PDOP值分布不均匀，高纬度地区PDOP值大于4，GPS和组合导航系统覆盖下的区域平均PDOP值分布较均匀，PDOP＜2，而单BDS系统仅在纬度小于22°的区域才能满足PDOP＜2。 (3)采用条件数法对比分析了BDS和GPS载波相位定位在不同地区、不同时段的病态性程度，并研究了伪距观测量的精度对载波相位定位病态性的改善效果。结果表明BDS单纯载波相位定位的法方程系数矩阵的条件数是GPS的10倍以上，即BDS的病态性比GPS更严重;在观测时间较短的情况下，BDS法方程条件数较大，载波相位观测方程的病态性较严重，从而严重影响了模糊度的快速解算;相同的观测时长，在我国不同地区的同一时段内BDS载波相位定位病态性程度不同，且在同一地区的不同时段BDS载波相位定位病态性程度也不同，而GPS基本相同。伪距观测对载波相位定位的病态性有很大程度的改善，且BDS系统的改善程度比GPS更大;伪距观测精度越高，联合定位的病态性程度越弱，在观测时间较短时，伪距观测量的引入，对载波相位定位病态性的改善效果非常明显。 (4)基于LAMBDA算法，模糊度有效性采用ratio检验，从模糊度是否正确及ratio值两方面加以考虑，分析了不同的病态程度、观测噪声对模糊度搜索效果的影响。当BDS观测噪声较大时，观测时间较短则载波相位定位的模糊度很难成功固定，严重影响了BDS整周模糊度的快速解算;采用联合定位的病态性有了很大程度的改善，因此当观测时间较短，观测噪声较大时BDS联合定位往往仍能够正确固定模糊度。