不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo融合定位的影响

覃继前; 徐宁辉; 梁月吉

doi:10.12265/j.gnss.2020102003

不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo融合定位的影响

doi: 10.12265/j.gnss.2020102003

1.
南宁勘察测绘地理信息院，南宁 530001
2.
桂林理工大学测绘地理信息学院，广西桂林 541004

详细信息

作者简介:
覃继前：（1969—），男，工程师，研究方向为GNSS数据处理及分析

徐宁辉：（1983—），男，工程师，研究方向为GNSS数据处理及分析

通信作者:
徐宁辉 E-mail：1032271611@qq.com

中图分类号: P228.4
计量
- 文章访问数: 706
- HTML全文浏览量: 582
- PDF下载量: 235
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2020-10-20
- 网络出版日期: 2021-04-28
- 刊出日期: 2021-05-13

The influence of different satellite altitude angles on GPS/GLONASS/BDS/Galileo fusion positioning

1.
Nanning Surveying and Mapping Geographic Information Institute, Nanning 530001, China
2.
College of Geomatics and Geoinformation, Guilin University of Technology, Guilin 541004, China

摘要

摘要: 研究不同卫星高度角对GPS/GLONASS/BDS/Galileo(G+R+B+E)融合定位的影响，并建立了相应的模型. 采用MGEX(Multi-GNSS Experiment)提供的全球卫星导航系统(GNSS)数据，经理论分析和算例表明：G+R+B+E组合使得参与定位的有效卫星增多，在不同的卫星高度角下均能保证较多的卫星数，保证较好的空间几何分布结构；组合系统达到一定的卫星数后，卫星高度角对定位结果影响不大；当卫星高度角大于30°时，相对于单一的GPS定位G+R+B+E在3D方向的外符合定位精度有所改善.
- 卫星高度角 /
- 多系统 /
- 卫星可见数 /
- 位置精度衰减因子(PDOP) /
- 精度分析
Abstract: This paper studied the offects of different satellites elevation on GPS/GLONASS/BDS/Galileo (G+R+B+E) fusion positioning and corresponding model was established. Using global navigation satellite system (GNSS) data provided by MGEX(Multi-GNSS Experiment), the theoretical analysis and experiments showed that, combination of G+R+B+E increased the number of satellite used for positioning, and could ensure a relative large number of satellites and a good space geometric distribution structure. Satellites elevation had little effect on positioning result when the satellites of combined system reached a certain number. External error accuracy of G+R+B+E combination in 3D direction was improved when satellites elevation was larger than 30°.
- satellites elevation /
- multi-systems /
- the number of visible satellites /
- position dilution of precision (PDOP) /
- precision analysis

HTML全文

图 1 不同卫星高度角G+R+B+E PTGG和GMSD测站PDOP值

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 不同卫星高度角GPS PTGG和GMSD测站PDOP值

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 不同卫星高度角G+R+B+E PTGG测站定位结果

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 不同卫星高度角G+R+B+E GMSD测站定位结果

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 不同卫星高度角GPS PTGG测站定位内误差

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 不同卫星高度角GPS GMSD测站定位内误差

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 实验方案设计

项目	GPS	GLONASS	BDS	Galileo
码伪距	C1C	C1C	C1I	C1X
原采集间隔/s	30	30	30	30
原观测长度/h	24	24	24	24
截止卫星高度角/(°)	5	5	5	5
卫星钟差改正	是	是	是	是
电离层延迟改正	Klobuchar	Klobuchar	Klobuchar	Klobuchar
对流层延迟改正	Hopfield	Hopfield	Hopfield	Hopfield
接收机钟差改正	是	是	是	是
地球自转改正	是	是	是	是
相对论效应改正	是	是	是	是
时间基准	GPST	转为GPST	转为GPST	转为GPST
坐标基准	WGS-84	转为WGS-84	否	否
卫星坐标解算	广播星历	广播星历	广播星历	广播星历

下载: 导出CSV

表 2 不同卫星高度角下PTGG测站的定位精度统计

定位系统	卫星高度角/（°）	PDOP 均值	Δ_N	Δ_E	Δ_U	W_STD	R_N	R_E	R_U	W_RMS
GPS	10	1.419	1.071	1.547	0.980	2.121	3.717	2.186	3.271	5.413
	15	1.566	1.158	1.730	0.991	2.306	3.766	2.313	3.257	5.490
	20	1.861	1.271	2.014	1.047	2.602	3.776	2.627	3.309	5.667
	25	2.587	2.193	3.485	1.765	4.481	4.043	4.014	3.607	6.743
G+R+B+E 组合	10	0.446	1.019	1.276	1.084	1.960	3.683	1.437	2.959	4.939
	15	0.476	1.099	1.441	1.071	2.105	3.682	1.603	2.959	4.988
	20	0.556	1.226	1.708	1.098	2.372	3.468	1.793	3.026	4.939
	25	0.623	1.343	1.825	1.095	2.517	3.317	1.878	3.029	4.868
	30	0.707	1.451	2.031	1.124	2.738	3.195	2.092	2.975	4.841
	35	0.797	1.446	2.085	1.211	2.811	3.028	2.165	2.969	4.762
	40	0.921	1.497	2.234	1.351	3.009	2.829	2.344	2.979	4.730

下载: 导出CSV

表 3 不同卫星高度角下GMSD测站的定位精度统计表

定位系统	卫星高度角/（°）	PDOP 均值	Δ_N	Δ_E	Δ_U	W_STD	R_N	R_E	R_U	W_RMS
GPS	10	1.426	1.274	1.666	1.569	2.620	2.928	4.243	2.317	5.652
	15	1.563	1.367	1.733	1.419	2.624	3.026	4.305	2.430	5.796
	20	1.857	1.536	1.950	1.260	2.784	3.110	4.381	2.488	5.921
	25	2.480	1.838	2.324	1.759	3.445	3.273	4.635	2.833	6.342
G+R+B+E 组合	10	0.505	1.052	1.535	1.067	2.145	2.417	2.595	1.296	3.776
	15	0.534	1.100	1.664	1.099	2.277	2.609	2.778	1.483	4.090
	20	0.579	1.189	1.822	1.127	2.450	2.842	2.963	1.696	4.442
	25	0.686	1.689	2.179	1.413	3.098	2.690	2.876	1.705	4.292
	30	0.839	1.475	2.017	1.489	2.909	2.038	2.302	1.565	3.450
	35	0.982	1.671	2.243	1.659	3.252	2.073	2.339	1.681	3.549
	40	1.121	1.969	2.491	1.931	3.716	2.251	2.497	1.934	3.878
注：Δ_N、Δ_E和Δ_U分别代表N、E、U方向的残差，W_STD代表三个方向残差值的平方和再开根号，R_N、R_E和R_U代表N、E、U方向的均方根误差，W_RMS代表三个方向均方根误差的平方和再开根号

下载: 导出CSV

参考文献(12)

[1]	CAI C S, GAO Y. A combined GPS/GLONASS navigation algorithm for use with limited satellite visibility[J]. Journal of navigation, 2009, 62(4): 671-685. DOI: 10.1017/S0373463309990154
[2]	王泽民, 孟泱, 伍岳, 等. GPS、Galileo及其组合系统导航定位的DOP值分析[J]. 武汉大学学报(信息科学版), 2006, 31(1): 9-11.
[3]	苏忠. 城市峡谷中GPS/BeiDou伪距单点定位性能分析[J]. 测绘通报, 2019(增刊): 30-35.
[4]	方欣颀, 范磊. BDS-2/BDS-3伪距单点定位精度分析[J]. 全球定位系统, 2020, 45(1): 19-25.
[5]	李鹤峰, 党亚民, 秘金钟, 等. BDS与GPS、GLONASS多模融合导航定位时空统一[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(4): 73-78.
[6]	李彬, 李征航, 刘万科. COMPASS/GPS/GLONASS系统组合在中国区域的仿真分析[J]. 大地测量与地球动力学, 2013, 33(6): 94-97, 102.
[7]	赵春梅, 欧吉坤, 袁运斌. 基于单点定位模型的GALILEO及GPS-GALILEO组合系统的定位精度和可靠性的仿真分析[J]. 科学通报, 2005, 50(8): 811-819. DOI: 10.3321/j.issn:0023-074X.2005.08.015
[8]	邹波, 李晓莉, 陶庭叶, 等. GPS/BDS组合系统伪距单点定位模型精度分析[J]. 测绘科学, 2014, 39,(10): 30-32, 52.
[9]	刘庆元, 包海, 王虎, 等. GPS、GLONASS、GALILEO三大系统间时间系统以及坐标系统的转换[J]. 测绘科学, 2008, 33(5): 13-15. DOI: 10.3771/j.issn.1009-2307.2008.05.004
[10]	高星伟, 过静珺, 程鹏飞, 等. 基于时空系统统一的北斗与GPS融合定位[J]. 测绘学报, 2012, 41(5): 743-748, 755.
[11]	党亚民, 成英燕, 薛树强. 大地坐标系及其应用[M]. 北京: 测绘出版社, 2010.
[12]	GERDAN G P. A comparison of four methods of weighting double difference pseudorange measurements[J]. The australilan surveyor, 1995, 40(4): 60-66. DOI: 10.1080/00050334.1995.10558564