BDS-3_Galileo...紧组合相对定位性能初步评估_陈昇.pdf

第 卷 第 期 年 月测绘与空间地理信息 ，收稿日期：作者简介：陈 昇（），男，江西吉水人，工程师，硕士，年毕业于昆明理工大学大地测量学与测量工程专业，主要从事 集成与应用工作。重叠频率短基线紧组合相对定位性能初步评估陈 昇，钟志强（梅州市地质环境监测站，广东 梅州；梅州市测绘与地理信息中心，广东 梅州）摘要：为评估松组合和紧组合模型在 短基线相对定位的适用性，本文以自采集短基线实测数据为例，分别进行了双频、单频紧组合和松组合短基线解算实验。实验结果表明，紧组合在一定程度上可以改善松组合卫星可见数与卫星空间几何构型，种模型下 和 短基线相对定位水平精度都优于，高程精度都优于 ，模糊度固定率都在 以上，而紧组合模型相比松组合模型在这几方面略有提升，提升量在 以内。关键词：；重叠频率；短基线；紧组合中图分类号：文献标识码：文章编号：（），（，；，）：，：；引 言 年 月 日我国北斗三号卫星（）正式开通全球服务，标志着我国北斗定位技术进入了一个新的时代，尤其是 和 新信号的播发，极大地丰富了北斗多频组合定位的多样性，也使全球卫星导航系统（，）间重叠频率组合定位研究成为热点。相对定位技术是当前精密定位技术之一，模糊度能快速固定，定位精度可以达到厘米级，已经在很多领域被广泛应用。在 系统间组合相对定位中，常用的定位模型为松组合模型，即各系统各自选择一颗卫星作为参考星进行偏差估计，而紧组合模型即多系统只选择一颗卫星作为参考星进行偏差估计，进一步提升了相对定位精度。国内对紧组合相对定位性能进行了部分研究，文献研究基于北斗三号卫星的 紧组合相对定位模型，并且通过实验进行了分析；文献研究 重叠频率相对定位紧组合模型，同样通过实验进行了分析；文献 初步评估了 试验星短基线紧组合相对定位性能；文献提出一种紧组合的 系统间双差模型紧组合模型；文献文献都发现利用紧组合相对定位模型解算得到的定位精度相比松组合模型定位模型都有一定提升，将会有更多学者关注紧组合相对定位模型的研究。虽然对紧组合相对定位模型有了一定的研究，但缺乏对 与其他 系统重叠频率组合紧组合相对定位性能的分析，鉴于此，本文评估了 双频与单频重叠频率短基线紧组合相对定位性能。短基线紧组合双差观测模型 紧组合相对定位模型很多学者已经进行了推导，因此，本文不再进行详细推导。选取一颗 卫星作为参考卫星，结合文献和文献可知，短基线紧组合双差观测模型表示如下：（?）|（）式中，表示；表示；表示双差伪距观测值；表示双差载波相位观测值；表示双差测站至卫星之间的几何距离；表示接收机端伪距硬件延迟；表示双差观测噪声；表示波长；表示双差整周模糊度；?表示 和 之间的系统偏差；、表示不同测站；、表示不同卫星。实验结果分析实验数据为 年 月 日：自采集测试数 据，基 线 长 度 为 ，接 收 机 天 线 类 型 为，数据共采集 ，采样间隔为 ，共计历元数 个。数据解算软件根据最新的 开软代码编译实现，双频短基线定位模型采用非差非组合模型，数据解算采用单历元解算模式，将基准站精密单点定位最后一个历元解作为真值，解算高度角设置为，分别采用松组合模型和紧组合模型对 双频组合和 单频组合进行单历元解算。图 为通过数据解算得到松组合和紧组合 种模型情况下卫星可见数与 值情况，通过图 可知，在数据采集时间段内，紧组合模型各历元对应的卫星可见数要多于松组合模型，紧组合模型各历元对应的 值要小于于松组合模型，表明利用紧组合模型进行短基线解算时，卫星空间分布情况要优于松组合模型。值是反映整周模糊度固定的重要参数，通常 阈值一般设置为，大于 一般表示模糊度固定。图 给出 双频、单频松组合和紧组合模型 值，通过图 可知，双频组合 值大于单频组合 值，利用紧组合模型解算得到的 值大于松组合模型，表明双频组合模糊度固定情况优于单频组合，紧组合模型模糊度固定情况优于松组合模型。图 进一步给出了 双频组合、单频组图 可观测卫星数与 值 图 不同组合下模糊度 值 合松组合模型和紧组合模型模糊度固定率，通过图 可知，双频松组合模糊度固定率为，紧组合模糊度固定率为，紧组合模型模糊度固定率比松组合模糊度固定率提升了。双频松组合模糊度固定率为，紧组合模糊度固定率为，紧组合模型模糊度固定率比松组合模糊度固定率提升了。图 不同组合模糊度固定率 定位误差可以间接反映短基线相对定位性能，图 给出了不同频率组合、不同模型下 方向、方向以及 方向定位误差。通过图 可知，双频组合短基线定位误差略低于单频组合，紧组合模型短基线相对定位误差略小于松组合模型，但误差整体的变化相当。双频组合短基线相对定位 方向和 方向定位误差在 之内变化，方向定位误差在 之内变化；单频组合短基线相对定位 方向和 方向定位误差在 之内变化，方向定位误差在 之内变化。图 进一步给出了 短基线相对定位双频组合、单频组合松组合模型和紧组合模型 方向、方向以及 方向定位精度，通过图 可知，利用松组合模型解算得到的双频短基线相对定位 方向定位精度可以 测绘与空间地理信息 年图 不同组合情况下定位误差 达到 ，方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ；利用紧组合模型解算得到的双频短基线相对定位 方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ；紧组合模型在 方向、方向、方向定位精度相比松组合模型分别提升了、。利用松组合模型解算得到的单频短基线相对定位 方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ；利用紧组合模型解算得到的双频短基线相对定位 方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ，方向定位精度可以达到 ；紧组合模型在 方向、方向、方向定位精度相比松组合模型分别提升了、。图 不同组合情况下定位精度 结束语本文自采集了一组 多系统短基线数据，分别采用松组合和紧组合模型，进行了 双频组合和 单频组合短基线单历元解算实验，实验结果表明：紧组合模型相比松组合模型能较明显改善卫星可见 数和卫星空间几何构型，无论双频还是单频组合，紧组合模型相比松组合模型在模糊度固定、定位精度 个方面都有较明显提升，可为今后基线解算提供一定的参考。参考文献：王利军，焦文海，贾小林，等 精密单点定位性能比较分析大地测量与地球动力学，（）：徐欣彤，杨志鑫，张林杰，等 实时精密产品质量评估及其 性能分析测绘通报，（）：，朱玉香，陈永贵，安春华不同截止高度角下 精度分析测绘通报，（）：陆雨，邵克凡 单历元短基线动对动定位性能分析测绘科学，（）：赵立都，向中富，周银，等北斗三号中长基线定位性能分析测绘科学技术学报，（）：高旺，潘树国，黄功文基于 和 多频信号弱电离层组合的中长基线 定位方法中国惯性技术学报，（）：朋子涵，高成发，尚睿顾及 卫星特性的 中长基线紧组合模型及其分析 第十一届中国卫星导航年会论文集 空间基准与精密定位北京：中 国 卫 星 导 航 系 统 管 理 办 公 室 学 术 交 流 中心，王云凤，潘树国，高旺，等 紧组合单点定位测速性能分析测绘工程，（）：唐卫明，刘前，沈明星，等 差分系统间偏差估计算法及性能分析大地测量与地球动力学，（）：邵沛涵，高成发，金俭俭，等基于北斗三号的 紧组合相对定位精度分析 第十一届中国卫星导航年会论文集 导航与位置服务北京：中国卫星导航系统管理办公室学术交流中心，罗翠翠，王光盈，叶长斌，等 与 重叠频率紧组合相对定位精度分析测绘地理信息，（）：吴明魁，刘万科，张小红，等 试验星短基线紧组合相对定位性能初步评估武汉大学学报（信息科学版），（）：隋心，李玉星，沈佳琦，等复杂环境下 紧组合高精度定位方法导航定位学报，（）：编辑：刘莉鑫（上接第 页）张过，蒋永华，李立涛，等高分辨率光学 卫星几何辐射定标研究进展测绘学报，（）：丁刘建，陶秋香，李涛，等高分三号 影像广域范围联合几 何 检 校 技 术 测 绘 学 报，（）：秦永 与光学影像翻译理论与应用研究测绘学报，（）：刘媛媛不同尺度综合地表形变 时序监测与机理分析测绘学报，（）：张金娣数字高程模型的建立及应用现代测绘，（）：编辑：任亚茹第 期陈 昇等：重叠频率短基线紧组合相对定位性能初步评估