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北斗三号新频点(B1C/B2a)单历元RTK定位性能分析

陶振强 陈健 赵兴旺 刘超 刘春阳

陶振强, 陈健, 赵兴旺, 刘超, 刘春阳. 北斗三号新频点(B1C/B2a)单历元RTK定位性能分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 43-52. doi: 10.12265/j.gnss.2022195
引用本文: 陶振强, 陈健, 赵兴旺, 刘超, 刘春阳. 北斗三号新频点(B1C/B2a)单历元RTK定位性能分析[J]. 全球定位系统, 2023, 48(2): 43-52. doi: 10.12265/j.gnss.2022195
TAO Zhenqiang, CHEN Jian, ZHAO Xingwang, LIU Chao, LIU Chunyang. Positioning performance analysis of single epoch RTK with Beidou-3 new frequency point (B1C/B2a)[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 43-52. doi: 10.12265/j.gnss.2022195
Citation: TAO Zhenqiang, CHEN Jian, ZHAO Xingwang, LIU Chao, LIU Chunyang. Positioning performance analysis of single epoch RTK with Beidou-3 new frequency point (B1C/B2a)[J]. GNSS World of China, 2023, 48(2): 43-52. doi: 10.12265/j.gnss.2022195

北斗三号新频点(B1C/B2a)单历元RTK定位性能分析

doi: 10.12265/j.gnss.2022195
基金项目: 大学生创新创业计划项目(S202110361256);安徽省自然科学基金(2108085QD171,2208085MD101);安徽高校自然科学研究重点项目(KJ2021A0443);安徽理工大学高层次人才科研启动基金
详细信息
    作者简介:

    陶振强:(2001—),男,主要研究方向为GNSS定位及其应用

    陈健:(1993—),男,博士,主要研究方向为多频多模GNSS定位

    赵兴旺:(1982—),男,博士,教授,主要研究方向为GNSS定位理论与应用

    刘超:(1985—),男,博士,副教授,主要研究方向为GNSS+多传感器的灾害监测理论与方法

    刘春阳:(1991—),男,博士,主要研究方向为时空大数据与深度学习

    通讯作者:

    陈 健 E-mail:CJ_19930815@163.com

  • 中图分类号: P228.41

Positioning performance analysis of single epoch RTK with Beidou-3 new frequency point (B1C/B2a)

  • 摘要: 北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)新频点B1C/B2a有效增加了北斗卫星导航系统(BDS)多频组合定位的多样性,并提升了定位性能. 为系统地评估BDS-3新频点实时动态(RTK)定位性能,选取6个MGEX (Multi-GNSS Experiment)测站构成三条基线,设计了BDS-3 B1I/B3I/B1C/B2a/B2b五种单频方案,BDS-2 B1I+B2I、BDS-2 B1I+B3I、BDS-3 B1C+B2a、BDS-3 B1I+B3I、BDS-2/BDS-3 B1I+B3I五种双频非组合方案和BDS-3 B1I+B3I+B1C+B2a+B2b五种频非组合方案进行RTK解算试验. 试验结果表明:当基线长度不超过25 km时,在静态模式下,东 (E)、北(N)和天顶(U)方向的BDS-3新频点B1C/B2a单频定位精度分别优于2.85 cm、1.67 cm和4.02 cm,双频定位精度分别优于1.63 cm、1.33 cm和3.26 cm,五频定位精度分别优于2.04 cm、1.12 cm和3.17 cm;在动态模式下, E、N和U方向的新频点单频定位精度分别优于3.03 cm、1.45 cm和6.49 cm,双频定位精度分别优于1.92 cm、0.95 cm和6.71 cm,五频定位精度分别优于2.32 cm、0.91 cm和4.89 cm. 两种模式下BDS-3新频点B1C+B2a与旧频点B1I+B3I双频定位精度相当,均优于BDS-2 B1I+B2I与B1I+B3I双频定位精度,同时BDS-3五频非组合方案定位精度与稳定性均优于单频和双频非组合方案.

     

  • 图  1  MGEX测站位置分布

    图  2  KIR8测站DOY第2天观测卫星数与PDOP值

    图  3  单频静态模式下各方案E、N、U方向定位精度

    图  4  单频动态模式下各方案E、N、U方向定位精度

    图  5  基线KIR8-KIRU单频静态模式各方案Ratio值

    图  6  基线KIR8-KIRU单频动态模式各方案Ratio值

    图  7  基线KIR8-KIRU单频静态模式各方案相位残差

    图  8  基线KIR8-KIRU单频动态模式各方案相位残差

    图  9  双频静态模式下各方案E、N、U方向定位精度

    图  10  双频动态模式下各方案E、N、U方向定位精度

    图  11  基线KIR8-KIRU双频静态模式各方案Ratio值

    图  12  基线KIR8-KIRU双频动态模式各方案Ratio值

    图  13  基线KIR8-KIRU双频静态模式各方案相位残差

    图  14  基线KIR8-KIRU双频动态模式各方案相位残差

    图  15  五频静态、动态模式下三条基线E、N、U方向定位精度

    图  16  基线KIR8-KIRU五频静态与动态模式Ratio值

    表  1  MGEX测站基本信息

    测站名称跟踪北斗信号
    KIR8B1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b
    KIRUB1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b
    JFNGB1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b
    WUH2B1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b、B2a+b
    BIK0B1I、B2I、B3I、B1C、B2a
    POL2B1I、B2I、B3I、B1C、B2a、B2b
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    表  2  试验方案

    单频定位试验双频定位试验多频定位实验
    BDS-3 B1IBDS-2 B1I+B2IBDS-3 B1I+B3I+B1C+B2a+B2b
    BDS-3 B3IBDS-2 B1I+B3I
    BDS-3 B1CBDS-3 B1I+B3I
    BDS-3 B2aBDS-3 B1C+B2a
    BDS-3 B2bBDS-2/BDS-3 B1I+B3I
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    表  3  相对定位解算策略

    解算参数处理方案
    高度截止角/(°)7
    数据采样间隔/s30
    卫星轨道与钟差广播星历
    电离层延迟修正Klobuchar模型
    对流层延迟修正Saastamoinen模型
    天线相位中心修正igs14.atx
    参数估计Kalman
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    表  4  三条基线移动站各天平均可视卫星数

    测站系统DOY均值/颗
    2345678
    KIR8BDS-24.24.04.24.24.34.44.34.2
    BDS-310.610.610.610.610.710.810.610.6
    WUH2BDS-26.26.46.56.56.76.56.36.4
    BDS-310.310.410.510.610.610.610.510.5
    POL2BDS-25.25.25.45.75.75.65.45.4
    BDS-310.410.510.210.510.510.610.510.4
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    表  5  单频静态模式下各方案定位精度与模糊度固定率

    频点KIR8-KIRUWUH2-JFNGPOL2-BIK0
    E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%
    B1I0.560.570.6397.531.330.721.4299.430.620.974.2699.59
    B3I0.470.160.9298.491.221.041.4199.050.720.782.5799.48
    B1C0.560.400.9498.561.090.631.2499.570.560.933.7899.74
    B2a0.470.400.5999.312.851.281.9996.400.601.674.0299.03
    B2b0.450.280.7898.69--------
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    表  6  单频动态模式下各方案定位精度与模糊度固定率

    频点KIR8-KIRUWUH2-JFNGPOL2-BIK0
    E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%
    B1I0.660.612.1992.331.850.751.8598.810.360.655.7396.56
    B3I0.560.192.0999.032.161.242.1598.870.290.728.2193.94
    B1C0.660.352.5891.891.820.641.8098.780.350.695.7596.76
    B2a0.700.232.4799.523.031.452.9295.270.190.776.4993.58
    B2b0.810.144.2897.11--------
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    表  7  双频静态模式下各方案定位精度与模糊度固定率

    频点KIR8-KIRUWUH2-JFNGPOL2-BIK0
    E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%
    BDS-2 B1I+B2I0.820.501.3696.263.321.404.2089.330.751.634.3294.89
    BDS-2 B1I+B3I0.660.401.5698.253.210.914.3994.510.841.514.2891.04
    BDS-3 B1I+B3I0.510.190.6599.001.560.961.6897.650.500.802.3699.94
    BDS-3 B1C+B2a0.450.440.5898.971.630.791.3296.960.491.333.2699.08
    BDS-2/BDS-3 B1I+B3I0.490.200.6399.121.260.911.3997.010.450.752.1399.98
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    表  8  双频动态模式下各方案定位精度与模糊度固定率

    频点KIR8-KIRUWUH2-JFNGPOL2-BIK0
    E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%E/cmN/cmU/cmRate/%
    BDS-2 B1I+B2I24.5516.8235.8386.0444.5310.8423.9470.671.467.4624.5787.01
    BDS-2 B1I+B3I26.7018.1344.6789.7510.562.2313.5594.116.029.4638.3974.24
    BDS-3 B1I+B3I0.560.313.0198.381.720.921.7898.840.100.456.1095.02
    BDS-3 B1C+B2a0.650.342.8198.881.920.701.7797.640.280.956.7195.55
    BDS-2/BDS-3 B1I+B3I0.580.281.8398.361.670.941.9398.910.250.304.0197.53
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    表  9  五频静态、动态模式下三条基线定位精度与模糊度固定率

    频点模式KIR8-KIRUWUH2-JFNGPOL2-BIK0
    E/cmN/cmU/cmRate%E/cmN/cmU/cmRate%E/cmN/cmU/cmRate%
    BDS-3 B1I+B3I+
    B1C+B2a+B2b
    静态模式0.460.430.3899.172.040.901.6898.370.471.123.1792.89
    动态模式0.730.431.9796.792.320.912.6198.960.180.824.8994.29
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  • 收稿日期:  2022-10-28
  • 录用日期:  2022-10-28
  • 网络出版日期:  2023-04-24

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