北斗定位系统简介与基于双天线北斗定位系统的设计与实现

　　北斗定位系统是我国自主开发的全球定位系统，目前北斗定位系统在轨运行卫星已达16颗，截止2012年12月27日，我国的北斗定位系统空间信号接口控制文件正式版已公布，北斗定位导航业务正式对亚太地区提供无源定位、导航及授时服务。该系统可为汽车、客机和轮船等常用交通工具提供定位服务，为精确制导武器提供定位导航服务，其对我国军事国防事业摆脱对国外GPS系统依赖有着重要意义，另外对农牧业、渔业生产也有着重要意义。

　　在众多实际应用背景下，如何提高卫星定位导航系统的定位精度就显得尤为重要。本文提出一种基于双天线结构的构想，以提高北斗定位模块的定位精度为目的，在嵌入式ARM+DSP系统上实现北斗定位系统。

　　1 系统设计思想

　　在卫星定位系统众多应用中，常用于描述卫星定位精度的参数主要有水乎均方根误差（Distance Root-Mean-Square，DRMS）、圆概率误差（Circular Error Probable，CEP）和球概率误差（Spherical Error Probable，SEP）等，这些参数被广泛用于测量和各种定位系统中，其计算和准确性与定位误差的三维分布特征密切相关。文献证明在一般情况下，定位误差的三维分布呈椭球状，被称为误差椭球。其几何特征主要包括椭球的轴方向、轴长和轴比。轴方向是椭球的3个主轴所在的方向，轴长是定位误差在椭球轴方向上的标准差，轴比是椭球3个轴长之间的比值。误差椭球的轴比决定了真实位置落在DRMS圆上的概率。

　　在对文献分析后，进行单点100组连续北斗模块定位测试，统计误差分布规律，经实际测试、统计分析得出北斗模块的实际定位误差近似服从正态分布，北斗定位模块的水平定位误差依91%的概率收敛于8～10 m之间，其中9 m处的分布概率为82%，如图1所示。

　　图1 北斗模块测试统计情况

　　DRMS值为9.0 m，记作R，在实际测量中北斗模块给出一组定位数据（a1，b1），记作A，a1、b1分别表示经度和纬度信息，则以（a1，b1）为圆心的DRMS圆如图2所示。

　　图2 北斗定位二维DRMS圆示意图