北斗三號(hào)系統(tǒng)與其他導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)單點(diǎn)定位精度對(duì)比分析

肖琴琴 李桂稀

【摘 ?要】論文采集了世界上多個(gè)不同國家的衛(wèi)星數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)處理軟件NET_diff，分別對(duì)BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo進(jìn)行了偽距單點(diǎn)定位解算，得到北斗三號(hào)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的定位精度對(duì)比結(jié)果，促進(jìn)對(duì)北斗三號(hào)系統(tǒng)的應(yīng)用研究。

【Abstract】This paper collects satellite data from many different countries in the world， and uses the data processing software NET_diff to perform pseudo-range single point positioning calculations on BDS-3， BDS-2， GPS， GLONASS and Galileo respectively， and obtain the results of positioning accuracy comparison between Beidou-3 and other systems. It promotes the application research of Beidou-3 system.

【關(guān)鍵詞】定位精度;定位原理;偽距單點(diǎn)定位

【Keywords】positioning accuracy; positioning principle; pseudo-range single point positioning

【中圖分類號(hào)】P228.4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2020）10-0192-02

1 引言

全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）是一種為全球各地用戶提供全時(shí)段高精度定位導(dǎo)航信息的衛(wèi)星系統(tǒng)[1]。2020年6月23日，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的第55顆衛(wèi)星順利入軌，標(biāo)志著我國的北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)全面部署完成。

精度是衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最基本的性能指標(biāo)之一，其定義為真實(shí)值與估計(jì)值或測量值之間的統(tǒng)計(jì)學(xué)差值[2]。目前，BDS-3的定位精度已經(jīng)優(yōu)于5m，最優(yōu)可達(dá)2.5m，授時(shí)精度為20ns，測速精度優(yōu)于0.2m/s[3]。BDS-3的研究主要集中在數(shù)據(jù)質(zhì)量、軌道、鐘差、單點(diǎn)定位和相對(duì)定位等方面[4-6]。

本文使用10組不同國家測站點(diǎn)的觀測數(shù)據(jù)作為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)處理軟件NET_Diff進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位（SPP）解算，對(duì)比分析在全球不同地區(qū)中BDS-3、BDS-2、GPS、GLONASS和Galileo的定位精度，得到的結(jié)果可為今后的應(yīng)用研究提供參考。

2 實(shí)例分析

2.1 數(shù)據(jù)獲取

本文選取2020年1月、總時(shí)長為24h的10組不同測站的觀測數(shù)據(jù)，且10個(gè)測站點(diǎn)分別在不同的國家，中國主要選取了測站W(wǎng)UH2，其他國家主要為：以色列的BSHM、泰國的CUSV、英國的DGAR、吉布提的DJIG、德國的FFMJ、法屬南部領(lǐng)地的KRGG，瑞典的ONSA、新西蘭的OUS2以及蒙古的ULAB。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

利用NET_Diff數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)10個(gè)測站進(jìn)行偽距單點(diǎn)定位實(shí)驗(yàn)。圖1為中國武漢WUH2測站BDS-3和GPS系統(tǒng)的N（北）、E（東）、U（高程）3個(gè)方向的RMS值對(duì)比。由于篇幅有限，該站BDS-2、GLONASS、Galileo系統(tǒng)的定位結(jié)果并未展示，詳細(xì)的結(jié)果如表1所示。

由圖1可知BDS-3系統(tǒng)下垂直方向和水平方向定位精度大致優(yōu)于5m，高程方向的定位精度略低，大致優(yōu)于10m。由圖2可知，GPS的垂直方向、水平方向和高程方向的定位精度分別優(yōu)于4m、2m、5m，定位精度高且穩(wěn)定。

為進(jìn)一步分析5個(gè)系統(tǒng)的定位精度，計(jì)算3D RMS的值，如下公式：

計(jì)算10個(gè)測站各個(gè)系統(tǒng)的3D RMS值，得到結(jié)果如表1所示。

多組研究數(shù)據(jù)表明，Galileo定位精度最高，且由10個(gè)數(shù)據(jù)可知Galileo呈現(xiàn)的是比較穩(wěn)定的狀態(tài)，其次是GPS，與伽利略不差上下，BDS-3的定位精度相對(duì)于Galileo和GPS較低，但是相對(duì)于BDS-2和GLONASS定位精度比較高，GLONASS定位精度高于BDS-2，BDS-2呈現(xiàn)出的是不穩(wěn)定的狀態(tài)。

3 結(jié)論

利用全球的10個(gè)不同跟蹤站，進(jìn)行單點(diǎn)定位解算，分析了BDS-3、BDS-2、Galileo、GPS和GLONASS 5個(gè)系統(tǒng)的定位精度，得到以下結(jié)論：

①現(xiàn)階段BDS-3的定位精度已經(jīng)遠(yuǎn)高于且穩(wěn)定于BDS-2的定位精度。

②BDS-3的定位精度相對(duì)于Galileo和GPS的定位精度略低于1m，Galileo和GPS的定位精度均比較高且穩(wěn)定。

③BDS-3的定位精度高于GLONASS的定位精度3～4m。

【參考文獻(xiàn)】

【1】葉峰屹，高曉雷.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)篇[J].國際太空，2018（1）：14-17.

【2】胡曉粉，李曉宇，劉亞濤，等.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度研究[J].系統(tǒng)仿真技術(shù)，2013（4）：310-314.

【3】魏鋼，高皓，項(xiàng)宇.北斗二號(hào)與北斗三號(hào)定位精度對(duì)比分析[J].導(dǎo)航定位學(xué)報(bào)，2020，8（2）：8-11.

【4】強(qiáng)明輝，李志龍.北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)定位精度分析[J].艦船電子工程，2019，39（02）：38-40+46.

【5】孔豫龍，柴洪洲，潘宗鵬，等.BDS-3新衛(wèi)星的標(biāo)準(zhǔn)單點(diǎn)定位結(jié)果分析[J].測繪科學(xué)，2019，44（04）：152-157+195.

【6】劉明亮.北斗數(shù)據(jù)質(zhì)量及定位精度分析[D].北京：北京建筑大學(xué)，2019.