BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo双频精密单点定位精度分析与评价

卢福康; 余学祥; 肖星星; 胡富杰

doi:10.12265/j.gnss.2022059

BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo双频精密单点定位精度分析与评价

doi: 10.12265/j.gnss.2022059

卢福康^{1, 2, 3,},
余学祥^{1, 2, 3, ,},
肖星星^{1, 2, 3},
胡富杰^{1, 2, 3}

1.
安徽理工大学空间信息与测绘工程学院, 安徽淮南 232001
2.
安徽理工大学矿区环境与灾害协同监测煤炭行业工程研究中心, 安徽淮南 232001
3.
安徽理工大学矿山采动灾害空天地协同监测与预警安徽普通高校重点实验室, 安徽淮南232001

基金项目: 国家自然基金项目(41474026)；安徽省自然科学基金项目(2008085MD114)

详细信息

作者简介:
卢福康：(1995—)，男，硕士，主要从事GNSS数据处理研究

余学祥：(1965—)，男，博士，教授，主要从事GNSS变形监测自动化方面的教学和科研工作

肖星星：(1998—)，男，硕士，主要从事GPS数据处理研究

通信作者:
余学祥 E-mail：2865221055@qq.com

中图分类号: P228.4
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出版历程
- 收稿日期: 2022-04-08
- 录用日期: 2022-07-05
- 网络出版日期: 2022-09-26

BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo dual frequency precision single point positioning accuracy analysis and evaluation

LU Fukang^{1, 2, 3
,},
YU Xuexiang^{1, 2, 3
, ,},
XIAO Xingxing^{1, 2, 3},
HU Fujie^{1, 2, 3}

1.
School of Spatial Information and Surveying Engineering, Anhui University of Science and Technology, Huainan 232001, Chinna
2.
Coal Industry Engineering Research Center of Mcning Area Environment and Disasters Collaborative Monitoring, Anhui University of science and Techology, Huainan 232001, China
3.
Key Laboratory of anhui-Aerospace-Ground Cooperative Monitcring and Early Warning of Cool Mining-Induced Disasters of Anhui Higher Education Institutes, University of Science and Technology, Huainan 232001, China

摘要

摘要: 由于北斗卫星导航系统(BDS)已完成正式组网，有必要对BDS的定位性能进行精度评估与分析. 本文主要通过在MGEX (Multi-GNSS Experiment)选取8个测站5天的观测数据，以北斗二号/北斗三号(BDS-2/BDS-3)为主分析BDS-2/BDS-3、BDS-2/BDS-3/Galileo、BDS-2/BDS-3/GPS、BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo四种不同组合卫星系统静态精密单点定位(PPP)性能，试验结果表明：BDS-2/BDS-3静态PPP在东(E)、北(N)、天顶(U)方向上的定位精度和收敛速度分别优于2.49 cm、2.27 cm、4.04 cm和34.6 min、19.3 min、28.1 min；BDS-2/BDS-3/Galileo静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.81 cm、1.65 cm、2.94 cm和20.4 min、13.0 min、18.6 min；BDS-2/BDS-3/GPS静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.67 cm、1.62 cm、2.82 cm和18.3 min、10.2 min、16.1 min；BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo静态PPP在E、N、U方向上的定位精度和收敛速度分别优于1.46 cm、1.40 cm、2.45 cm和14.5 min、9.3 min、14.5 min.
- 北斗二号/北斗三号(BDS-2/BDS-3) /
- GPS /
- Galileo /
- 精密单点定位(PPP) /
- 无电离层组合
Abstract: Since the BeiDou Navigation Satellite System (BDS) has been formally networked, it is necessary to evaluate and analyze the positioning performance of the BDS. This article mainly through 5 days observation data from 8 stations in MGEX (Multi-GNSS Experiment), give priority to with BeiDou-2/ BeiDou-3 (BDS-2/BDS-3) to analysis BDS-2/BDS-3, BDS-2/BDS-3/Galileo, BDS-2/BDS-3/GPS, BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo four different combination of satellite system static precise point positioning (PPP) performance, the experimental results show that the positioning accuracy and convergence speed of BDS-2/BDS-3 static PPP in east (E), north (N) and up (U) directions are better than 2.49 cm, 2.27 cm, 4.04 cm and 34.6 min, 19.3 min and 28.1 min, respectively. The positioning accuracy and convergence speed of BDS-2/BDS-3/GALIEO static PPP in E, N and U directions are better than 1.81 cm, 1.65 cm, 2.94 cm and 20.4 min, 13.0 min, 18.6 min, respectively. The positioning accuracy and convergence speed of BDS-2/BDS-3/GPS static PPP in E, N and U directions are better than 1.67 cm, 1.62 cm, 2.82 cm and 18.3 min, 10.2 min, 16.1 min, respectively. The positioning accuracy and convergence speed of BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo static PPP in E, N and U directions are better than 1.46 cm, 1.40 cm, 2.45 cm and 14.5 min, 9.3 min, 14.5 min, respectively.
- BeiDou-2/BeiDou-3(BDS-2/BDS-3) /
- GPS /
- Galileo /
- precise single point positioning (PPP) /
- ionospheric assemblage

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图 1 8个MGEX测站分布图

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图 2 BDS-2/BDS-3的4个测站5天卫星可见平均数

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图 3 BDS-2/BDS-3的4个测站5天静态PPP E、N、U方向偏差及收敛时间

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图 4 BDS-2/BDS-3/Galileo的4个测站5天卫星可见平均数

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图 5 BDS-2/BDS-3/Galileo的4个测站5天静态PPP E、N、U方向偏差及收敛时间

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图 6 BDS-2/BDS-3/GPS的4个测站5天卫星可见平均数

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图 7 BDS-2/BDS-3/GPS的4个测站5天静态PPP E、N、U方向偏差及收敛时间

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图 8 BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo的4个测站5天卫星可见平均数

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图 9 BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo的4个测站5天静态PPP E、N、U方向偏差及收敛时间

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图 10 8个测站5天四种不同组合卫星系统定位精度及收敛时间总结直观图

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表 1 PPP处理策略

参数	处理策略
函数模型	无电离层组合
随机模型	高度角随机模型
采样间隔/s	30
卫星轨道	精密星历
卫星钟差	精密钟差
卫星高度角/(°)	7
相位缠绕	模型改正
固体潮汐	模型改正
地球自转	模型改正
接收机周跳和钟跳	MW方法和GF组合方法
天线相位中心	igs14_2097模型
电离层延迟	消除电离层组合
对流层延迟	Saastamoinen模型
接收机坐标	作为常数估计
接收机钟差	白噪声估计
模糊度	估计

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表 2 8个测站静态PPP统计结果

误差项	误差值	STD
E/cm	2.49	0.34
N/cm	2.27	0.59
U/cm	4.04	0.47
E_收敛时间/min	34.60	9.72
N_收敛时间/min	19.30	5.20
U_收敛时间/min	28.10	3.50

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表 3 8个测站静态PPP统计结果

误差项	误差值	STD
E/cm	1.81	0.25
N/cm	1.65	0.44
U/cm	2.94	0.26
E_收敛时间/min	20.40	3.64
N_收敛时间/min	13.00	3.28
U_收敛时间/min	18.60	1.84

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表 4 8个测站静态PPP统计结果

误差项	误差值	STD
E/cm	1.67	0.29
N/cm	1.62	0.42
U/cm	2.82	0.26
E_收敛时间/min	18.30	3.12
N_收敛时间/min	10.20	1.84
U_收敛时间/min	16.10	1.77

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表 5 CUSV站30天三方向偏差及收敛时间统计结果

误差项	误差值	STD
E/cm	1.46	0.21
N/cm	1.40	0.36
U/cm	2.45	0.20
E_收敛时间/min	14.50	0.94
N_收敛时间/min	9.30	1.79
U_收敛时间/min	14.60	0.76

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表 6 四种不同组合系统定位精度和收敛时间统计表

系统	定位精度/cm			收敛时间/min
系统	E	N	U	E	N	U
BDS-2/BDS-3	2.49	2.27	4.04	34.6	19.3	28.1
BDS-2/BDS-3/Galileo	1.81	1.65	2.94	20.4	13.0	18.6
BDS-2/BDS-3/GPS	1.67	1.62	2.82	18.3	10.2	16.1
BDS-2/BDS-3/GPS /Galileo	1.46	1.40	2.45	14.5	9.3	14.5

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参考文献(15)

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BDS-2/BDS-3/GPS/Galileo双频精密单点定位精度分析与评价

doi: 10.12265/j.gnss.2022059

作者简介:
卢福康：(1995—)，男，硕士，主要从事GNSS数据处理研究

余学祥：(1965—)，男，博士，教授，主要从事GNSS变形监测自动化方面的教学和科研工作

肖星星：(1998—)，男，硕士，主要从事GPS数据处理研究

通信作者:
余学祥 E-mail：2865221055@qq.com

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doi: 10.12265/j.gnss.2022059

作者简介: 卢福康：(1995—)，男，硕士，主要从事GNSS数据处理研究 余学祥：(1965—)，男，博士，教授，主要从事GNSS变形监测自动化方面的教学和科研工作 肖星星：(1998—)，男，硕士，主要从事GPS数据处理研究

通信作者: 余学祥 E-mail：2865221055@qq.com

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余学祥：(1965—)，男，博士，教授，主要从事GNSS变形监测自动化方面的教学和科研工作

肖星星：(1998—)，男，硕士，主要从事GPS数据处理研究

通信作者:
余学祥 E-mail：2865221055@qq.com