北斗與GPS組合偽距單點(diǎn)定位精度分析.pdf

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1、第38卷第6期全球定位系統(tǒng)Vol_38，No．62013年12月GhSSWorldofChinaDecember。2013北斗與GPS組合偽距單點(diǎn)定位精度分析陸亞峰。，樓立志，馬緒瀛，蔣海林(1．同濟(jì)大學(xué)測(cè)繪與地理信息學(xué)院，上海200092；2．61175部隊(duì)，江蘇南京210049)摘要：主要介紹了北斗與GPS組合單點(diǎn)定位時(shí)的原理和模型，根據(jù)自編程序，利用同濟(jì)大學(xué)TJA站的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算及分析比較GPS偽距、北斗偽距、北斗／GPS組合偽距單點(diǎn)定位的精度。結(jié)果表明：北斗偽距單點(diǎn)定位的精度平面方向上達(dá)到3m以內(nèi)，高

2、程方向優(yōu)于8m，滿足普通導(dǎo)航定位的需求。北斗／GPS組合偽距單點(diǎn)定位精度明顯優(yōu)于單系統(tǒng)。在單系統(tǒng)觀測(cè)條件差時(shí)，組合系統(tǒng)可以減少對(duì)單一系統(tǒng)的依賴性，而且還可以增強(qiáng)衛(wèi)星定位的穩(wěn)定性和可靠性。關(guān)鍵詞：北斗／GPS；偽距定位；組合定位；精度分析中圖分類號(hào)：P228．4文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1008—9268(2013)06—0001～060引言1北斗／GPS組合偽距單點(diǎn)定位北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)是我國(guó)自行研制的全球衛(wèi)1．1時(shí)間基準(zhǔn)與坐標(biāo)基準(zhǔn)的統(tǒng)一]星定位系統(tǒng)，是繼美國(guó)全球定位系統(tǒng)(GPS)和俄羅北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用北斗時(shí)

3、間系統(tǒng)斯GLONASS之后第三個(gè)成熟的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。(BDT)，起點(diǎn)為2006年1月1日的UTC零點(diǎn)，溯截止到2012年底，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)在軌工作衛(wèi)源于協(xié)調(diào)世界時(shí)UTC，與UTC之間存在跳秒改正星有5顆地球靜止軌道(GEO)衛(wèi)星、4顆中地球軌差，與UTC的偏差保持在1以內(nèi)，GPST時(shí)原點(diǎn)道(MEO)衛(wèi)星和5顆傾斜地球同步軌道(IGSO)為1980年1月1日0時(shí)的UTC，BDT—UTC≈衛(wèi)星。該系統(tǒng)已具備覆蓋亞太地區(qū)的導(dǎo)航定位服(TAI—UTC)一32S．北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)還處于建務(wù)能力。設(shè)階段，建成的系統(tǒng)也將

4、提供與GPS、GALIIEO隨著北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)，等系統(tǒng)的時(shí)間偏差，方便兼容用戶定位。本文在進(jìn)國(guó)內(nèi)外的學(xué)者從衛(wèi)星鐘差，對(duì)流層，多路徑等相關(guān)行北斗與GPS組合定位時(shí)，統(tǒng)一時(shí)間基準(zhǔn)到誤差開展研究，分析并改正了相關(guān)誤差后，評(píng)估了GPST．北斗定位的精度『2]。同時(shí)，近年來(lái)北斗在軌衛(wèi)星數(shù)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)采用2000中國(guó)大地坐標(biāo)系量逐漸增多，組合系統(tǒng)較之單系統(tǒng)在定位的準(zhǔn)確(CGCS2000)，GPS采用WGS一84坐標(biāo)系，它們都性、可靠性、可用性等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)，不同系統(tǒng)是依靠IERS定義的ITRS

5、坐標(biāo)框架。WGS一84最觀測(cè)衛(wèi)星的組合導(dǎo)航將成為研究的一個(gè)方向[3]。初的精度約1m，經(jīng)過(guò)兩次精化后，精度已達(dá)2cm，本文主要介紹了北斗／GPS系統(tǒng)組合單點(diǎn)定位的與ITRF的精度基本一致。CGCS2000由國(guó)內(nèi)原理和模型，并通過(guò)同濟(jì)大學(xué)TJA站數(shù)據(jù)的處理GPS連續(xù)運(yùn)行參考站、空間大地網(wǎng)和天文大地網(wǎng)3和分析，比較GPS偽距、北斗偽距、北斗／GPS組合個(gè)層次的站網(wǎng)坐標(biāo)(和速度)體現(xiàn)，也是地心坐標(biāo)偽距單點(diǎn)定位的精度。系，與ITRF的一致性約5cm．因此，WGS～84與收稿日期：2013—0814資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科

6、學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào)：410740418)；光華同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院基金(編號(hào)：O9ZR14331OO)聯(lián)系人：陸亞峰E—mail：yafeng2659@163．corn2全球定位系統(tǒng)第38卷CGCS2000坐標(biāo)系差異在厘米級(jí)，對(duì)精度要求不高Yo-yG1ZO-ZG]——，—G1，G1’G1，l，ou的用戶而言(精度低于2cm)，不需要進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)Xo-XG2Y-yG2Zo-ZG2o換，但對(duì)高精度用戶，則必須考慮兩者的轉(zhuǎn)換關(guān)系?！籊2，G2，—G2廠，1，0V1．2北斗／GPS組合偽距單點(diǎn)定位數(shù)學(xué)模型；衛(wèi)星

7、到測(cè)站點(diǎn)的距離觀測(cè)方程為(gn(knXo-X(knYo-yZo-Z——p—C·△一C(一T)．(1)L柵—L刪，—L一l一，。，；_，考慮衛(wèi)星和接收機(jī)鐘差的影響A=Yo-yClZo-ZC1——，—t一T+8t，t一Tjd-St，(2)C】，C1，C1，OV，1式中：、T，為接收機(jī)和衛(wèi)星的GPS標(biāo)準(zhǔn)時(shí)；t、XO-XC2Y-yc2Zo-zC2o—————一，，—r，O，1po’p’p曉?！為接收機(jī)鐘與衛(wèi)星鐘鐘面時(shí)，、為接收機(jī)與衛(wèi)星鐘鐘差。將式(2)代入式(1)可得；Xo-X(~S-sCnZo-ZCnfD—C(t

8、一t)一C(3t一8t，)，(3)o—————，，—_，O，1l0’lD’ID’u’式中，C(t一t)即為觀測(cè)偽距P，所以偽距觀測(cè)方(11)程可表示為ID1m。0G1ID。GP一JD+C(St一8t，)．(4)P-CSt~一衛(wèi)星鐘差可通過(guò)衛(wèi)星星歷直接計(jì)算為8t===a扣+門(，fJ～t)十“(—t)。．(5)-CSt'~一靜此時(shí)，將式(4)線性化得：(12)P-CSt~、一Xo-XJ：8X+8y+z