BDS/GNSS融合精密单点定位性能分析

尹海博; 郭杭; 罗孝文

doi:10.12265/j.gnss.2020121501

BDS/GNSS融合精密单点定位性能分析

doi: 10.12265/j.gnss.2020121501

尹海博^{1, 2},
郭杭^1, ,,
罗孝文²

1.
南昌大学信息工程学院，南昌 330031
2.
自然资源部第二海洋研究所，杭州 310012

详细信息

作者简介:
尹海博：(1997—)，男，硕士研究生，研究方向为GNSS导航与定位

郭杭：(1960—)，男，博士生导师，教授，研究方向为GNSS导航与定位

罗孝文：(1972—)，男，高级工程师，博士，研究方向为地球物理导航

通信作者:
郭杭 E-mail：guo1_2002@hotmail.com

中图分类号: P228
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2020-12-15
- 网络出版日期: 2021-07-05
- 刊出日期: 2021-06-30

Performance analysis of BDS/GNSS precision point positioning

YIN Haibo^{1, 2},
GUO Hang^{1
, ,},
LUO Xiaowen²

1.
School of Information Engineering, Nanchang University, Nanchang 330031, China
2.
Second Institute of Oceanography, MNR, Hangzhou 310012, China

摘要

摘要: 随着北斗卫星导航系统(BDS)的全球组网成功，基于BDS的应用研究正在如火如荼的进行中，尤其是包括BDS在内的多频多模融合定位正成为研究的重点. 利用MGEX (Multi-GNSS Experiment)多个测站的BDS、GPS、GLONASS、Galileo观测数据，基于RTKLIB开源代码，在Visual Studio 2017平台上进行了BDS/GPS、BDS/GLONASS、BDS/Galileo三种组合系统的精密单点定位(PPP)实验，从静态PPP、动态PPP、可见卫星数、精度衰减因子(DOP)等方面对比分析了三种组合系统的定位性能. 实验结果表明：BDS/GPS组合系统的可见卫星数最多，各DOP值最小，静态PPP收敛后三个方向的精度优于6 cm. 不论是静态PPP还是动态PPP，其定位性能都最好；BDS/GLONASS、BDS/Galileo组合系统动态PPP的定位抖动较大，可见卫星数都要小于BDS/GPS组合系统，收敛时间较长，两者的动态PPP定位性能也差于BDS/GPS组合系统.
- 精密单点定位(PPP) /
- BDS/GNSS /
- 定位性能分析 /
- MGEX /
- RTKLIB
Abstract: With the success of the global networking of the BeiDou Navigation Satellite System (BDS), the application research based on the BDS is in full swing, especially the multi-frequency and multi-mode fusion positioning including BDS is becoming the focus of research. This article uses BDS (BDS-3), GPS, GLONASS, and Galileo observation data from multiple stations in the MGEX (Multi-GNSS Experiment), based on RTKLIB open source code, and performs the precision point positioning experiment of the three combined systems BDS/GPS, BDS/GLONASS, and BDS/Galileo on the Visual Studio 2017 platform. The positioning performance of the three combined systems is compared and analyzed from static PPP, dynamic PPP, number of visible satellites, and attenuation of precision (DOP). The experimental results show that the BDS/GPS combined system has the largest number of visible satellites and the smallest DOP value. The accuracy of the three directions after static PPP convergence is better than 6 cm. Whether it is static or dynamic, its positioning performance is the best. The dynamic precise point positioning (PPP) positioning jitter of the BDS/GLONASS and BDS/Galileo combined system is relatively large. It can be seen that the number of satellites is smaller than the BDS/GPS combined system, and the convergence time is longer. The dynamic PPP positioning performance of the two is also worse than that of the BDS/GPS combined system.
- precise point positioning /
- BDS/GNSS /
- positioning performance analysis /
- MGEX /
- RTKLIB

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图 1 MIZU测站三种双系统可见卫星数

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图 2 MIZU测站三种双系统DOP值

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图 3 MIZU测站三种组合系统静态PPP

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图 4 MIZU测站三种组合系统动态PPP

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表 1 GNSS在轨工作卫星数目一览表

定位系统	在轨卫星颗数	在轨工作卫星颗数	维修与测试卫星颗数	规划卫星颗数
BDS	20+19	15+18	5+1	24+3+3
GPS	32	31	1	24
GLONASS	26	24	3	24
Galileo	26	20	4	24
WAAS		3		3
EGNOS		4		4
SDCM		3		3
QZSS		4		4

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表 2 双系统PPP数据处理策略

参数	处理策略
观测量	GPS、BDS、GLONASS、Galileo 相位和伪距观测值
卫星信号	GPS:L1/L2;BDS:B1/B2; GLONASS:L1/L2;Galileo:E1/E5
采样间隔/s	30
截止高度角/(°)	10
电离层延迟	消电离层组合
对流层延迟	Saastamoinen+随机游走
相位缠绕	模型改正
相对论效应	模型改正
卫星钟差	MGEX CLK产品
卫星轨道	MGEX SP3产品
固体潮汐	模型改正
地球自转	模型改正
接收机钟差	WN
ISB	估计
测站坐标	估计（静态PPP，动态PPP）
模糊度	估计

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表 3 测站信息（°）

测站	经度	纬度
HKSL	113.5	22.1
BJFS	116.0	40.1
CHAN	125.4	43.8
JFNG	114.2	30.3
MIZU	141.1	39.1

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表 4 2019年10月3日各测站1天的静态PPP RMS值 m

测站	BDS/GPS			BDS/GLONASS			BDS/Galileo
测站	E	N	U	E	N	U	E	N	U
BJFS	0.047	0.040	0.059	0.088	0.071	0.080	0.069	0.079	0.086
CHAN	0.053	0.048	0.069	0.079	0.070	0.080	0.076	0.080	0.088
JFNG	0.057	0.046	0.063	0.083	0.076	0.089	0.070	0.062	0.077
HKSL	0.048	0.029	0.067	0.082	0.073	0.090	0.073	0.070	0.080
MIZU	0.059	0.047	0.068	0.086	0.073	0.092	0.073	0.069	0.081

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