BDS星间单差法伪距单点定位精度分析

Original 2017-07-10 徐辛超，徐彦田 测绘科学

点上方蓝字“测绘科学”关注

摘要

针对BDS星间单差伪距单点定位精度以及接收机钟误差影响定位精度的问题，该文分析了BDS非差、GPS星间单差、BDS星间单差的伪距单点定位的解算模型，研究了3种定位模式在观测时段内的卫星数、PDOP值以及伪距单点定位精度的差异，并对不同定位模式在同一时段内的定位结果与真值进行比较。实验结果表明：BDS星间单差定位结果的稳定与BDS非差结果相当，并且都略高于GPS星间单差的稳定性；从精度而言，BDS星间单差在E、N方向上精度相比其他两种定位模式得到了一定程度的提高，在U方向上精度介于其他两种定位方式之间。

引用格式

引用格式：徐辛超，徐彦田，杨虎.BDS星间单差法伪距单点定位精度分析 [J].测绘科学,2017,42(6):18-23.

正文

北斗卫星导航系统（BeiDou navigation satellite system，BDS），是继美国全球定位系统GPS、俄罗斯全球导航卫星系统GLONASS之后国际上第3个可提供定位服务的卫星导航系统^[1]。随着第23颗BDS导航卫星成功发射，BDS卫星星座中包含7颗地球静止轨道(geosynchronous orbit environment，GEO)卫星、8颗倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous satellite orbit，IGSO）卫星、8颗中圆地球轨道（medium earth orbit，MEO）卫星。GPS是目前最成熟的卫星导航定位系统，其在轨卫星共31颗，伪距单点定位的精度可以达到米级。

卫星导航定位中，主要是依据信号的传播时间来确定卫星至接收机的距离，由于信号的传播速度很快，导致即使很小的钟差也可能造成较大的距离误差，因此在测量中必须消除钟差。接收机钟一般为石英钟，质量较原子钟差，不但钟差的数值很大，变化快，且稳定性差。有时用3次甚至4次多项式来拟合接收机钟差，仍无法获得令人满意的结果^[2]；并且文献[3-4]指出测站接收机的钟差不仅很难与轨道同时解算，而且难以正确分离。

本文采用星间单差的方式，通过观测值相减来消除公共的钟差项，最后再组成法方程式，把不同时刻的接收机钟差均视为一个独立的未知参数考虑。本文针对北斗卫星导航系统的测站接收机钟误差对定位精度的影响进行实验和分析。

针对BDS星间单差伪距单点定位的精度问题，本文进行了BDS非差、GPS星间单差伪距单点定位结果的对比，得出以下结论：

1)在中国境内，BDS的伪距定位结果稳定性略强于GPS，BDS星间单差的定位结果精度相比BDS非差伪距单点定位有一定程度的提高。

2) BDS非差单点定位精度与GPS的相当，处于同一精度水平。

3)BDS星间单差相对于BDS非差，在E、N方向上精度略微提高，但并不明显；在U方向的精度提高最大，可以达到0.5 m。

4)BDS星间单差在U方向上的精度提高使得其定位精度略优于GPS非差伪距单点定位，但仍然逊色于GPS星间单差。

往期热点文章链接