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全球定位系统

BDS-3数据质量及SPP定位性能分析

谭理庆 曹阳 彭琦 唐帅 刘俊 杨鑫

谭理庆, 曹阳, 彭琦, 唐帅, 刘俊, 杨鑫. BDS-3数据质量及SPP定位性能分析[J]. 全球定位系统, 2021, 46(1): 68-76. doi: 10.12265/j.gnss.2020102802
引用本文: 谭理庆, 曹阳, 彭琦, 唐帅, 刘俊, 杨鑫. BDS-3数据质量及SPP定位性能分析[J]. 全球定位系统, 2021, 46(1): 68-76. doi: 10.12265/j.gnss.2020102802
TAN Liqing, CAO Yang, PENG Qi, TANG Shuai, LIU Jun, YANG Xin. Data quality and SPP positioning performance analysis of BDS-3[J]. GNSS World of China, 2021, 46(1): 68-76. doi: 10.12265/j.gnss.2020102802
Citation: TAN Liqing, CAO Yang, PENG Qi, TANG Shuai, LIU Jun, YANG Xin. Data quality and SPP positioning performance analysis of BDS-3[J]. GNSS World of China, 2021, 46(1): 68-76. doi: 10.12265/j.gnss.2020102802

BDS-3数据质量及SPP定位性能分析

doi: 10.12265/j.gnss.2020102802
详细信息
    作者简介:

    谭理庆:(1995—),男,硕士研究生,主要从事GNSS数据处理,精密单点定位方向研究

    曹阳:(1995—),女,硕士研究生,主要从事GNSS/INS组合导航方向研究

    彭琦:(1989—),男,硕士研究生,主要从事GNSS位置服务、卫星通信方向研究

    通讯作者:

    彭琦 E-mail:pengqi2009@163.com

  • 中图分类号: P228.4

Data quality and SPP positioning performance analysis of BDS-3

  • 摘要: 北斗三号(BDS-3)已完成建设,在此之际对BDS-3观测数据质量及定位性能进行研究分析是一项很有意义且必要的工作. 本文利用MGEX(Multi-GNSS Experiment)站的观测数据评估分析了BDS-3的观测数据质量及伪距单点定位精度,并同时与北斗二号(BDS-2)、GPS的定位精度进行对比分析. 结果表明:BDS-3在各测站的数据完整率都在95%以上;各频段的信噪比均值均高于45 dB·Hz,但地球静止轨道(GEO)卫星信噪比频繁大幅波动;各类型卫星的伪距多路径平均值都低于35 cm,大部分卫星的伪距观测值噪声普遍小于0.3 m. BDS-2/BDS-3组合定位精度相较于BDS-2、BDS-3均有不同幅度的提升,但在高纬度地区对BDS-3定位精度提升幅度很小. BDS-3在全球各区域均能获得水平优于3 m、高程优于4 m的定位精度,与GPS定位性能大致相当.
  • 图  1  实验选用MGEX跟踪站分布

    图  2  各测站上BDS-3、GPS数据完整率

    图  3  各测站上BDS-3(左)、GPS(右)信号频段的数据完整率

    图  4  各测站上BDS-3(左)、GPS(右)信号频段的信噪比均值

    图  5  TIT2测站BDS-3卫星信噪比

    图  6  TIT2测站上BDS-2 GEO卫星信噪比

    图  7  各测站上BDS-3(左)、GPS(右)信号频段的伪距多路径均值

    图  8  各测站上BDS-3不同类型卫星伪距多路径平均值

    图  9  TIT2(左)、KRGG(右)测站上BDS-3卫星及GPS系统的伪距观测值噪声平均值

    图  10  TIT2测站上BDS-3卫星的各频段伪距观测值噪声

    图  11  亚太及周边区域测站上BDS-2、BDS-3平均卫星可见数与PDOP均值

    图  12  各测站上BDS-3、GPS平均卫星可见数与PDOP均值

    图  13  各测站上BDS-3、GPS单频定位精度

    图  14  各测站上BDS-3、GPS双频定位精度

    表  1  BDS-3卫星星座基本信息

    卫星类型卫星编号
    GEO C59 C60 C61
    IGSO C38 C39 C40
    MEO C19 C20 C27 C28 C22 C21 C29 C30
    C23 C24 C26 C25 C32 C33 C35 C34
    C36 C37 C46 C45 C44 C43 C41 C42
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    表  2  BDS-3信号频点

    频点频率/MHz波长/cm调制方式
    B1C1 575.42019.03BOC
    B1I1 561.09819.20BPSK
    B2a1 176.45025.48QPSK
    B2b1 207.14024.83SPSK
    B2a+b1 191.79525.15BPSK
    B3I1 268.52023.63BPSK
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    表  3  跟踪站设备类型

    接收机固件版本天线跟踪站
    TRIMBLE ALLOY5.45LEIAR25.R4GANP KIR8 KRGG UNB3
    JAVAD TRE_33.7.9JAVRINGANT_DMWUH2 LPGS TIT2 ULAB SG0C WIND SUTM ARHT GCG0
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    表  4  实验SPP解算策略

    项目策略
    卫星轨道误差/
    钟误差
    广播星历
    电离层延迟 单频(GPS Klobuchar模型改正, BDS BDGIM
    模型改正)双频(无电离层组合)
    对流层延迟 Saastamoinen模型改正
    接收机钟差 估计
    参数估计 最小二乘
    随机模型 高度角定权
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    表  5  BDS-3伪距单点定位精度RMS m

    测站方向B1CB1IB2aB2bB2a+bB3IB1I/B2aB1I/B3IB2a/B3I
    TIT2水平1.712.031.611.851.881.592.162.272.63
    高程3.234.123.033.203.032.933.533.563.86
    ULAB水平1.010.970.760.830.940.711.391.522.16
    高程2.192.841.842.052.121.922.261.972.58
    GANP水平1.891.561.741.522.051.932.49
    高程3.342.782.992.913.413.183.98
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    表  6  BDS-2、BDS-3伪距单点定位精度RMS m

    测站方向BDS-2BDS-3BDS-2/BDS-3
    B1IB3IB1I/B3IB1IB3IB1I/B3IB1IB3IB1I/B3I
    ULAB 水平 1.02 0.73 1.49 0.97 0.71 1.52 0.87 0.63 1.36
    高程 2.61 1.74 2.12 2.84 1.92 1.97 2.33 1.54 1.68
    WUH2 水平 0.91 0.78 1.28 1.01 0.74 1.34 0.89 0.65 1.07
    高程 3.62 2.24 1.93 3.78 2.41 1.95 3.31 1.83 1.76
    SG0C 水平 0.82 0.67 1.76 0.77 0.73 1.53 0.61 0.63 1.31
    高程 4.51 3.43 2.59 4.37 3.02 2.12 4.11 2.67 2.09
    GCG0 水平 0.74 0.71 1.73 0.73 0.71 1.62
    高程 3.82 2.83 3.41 3.81 2.78 3.65
    ARHT 水平 0.67 0.63 1.46 0.64 0.61 1.29
    高程 1.91 1.53 2.87 1.74 1.36 2.72
    KRGG 水平 2.13 1.93 2.93 0.63 0.53 1.53 0.72 0.54 1.54
    高程 3.52 3.26 3.45 1.93 1.58 1.65 2.15 1.52 1.31
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-28
  • 网络出版日期:  2021-04-06
  • 刊出日期:  2021-02-15

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