周延玲+李振興

摘 要：文章通過(guò)對(duì)GPS、BDS絕對(duì)定位，GNSS組合絕對(duì)定位、DGPS差分定位和GDCORS定位模式采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出這五種定位模式下的定位精度情況。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明，在實(shí)驗(yàn)區(qū)域內(nèi)五種定位模式的精度均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，GDCORS精度達(dá)到1cm，差分定位優(yōu)于絕對(duì)定位達(dá)到0.5m，使用多系統(tǒng)組合定位模式優(yōu)于單系統(tǒng)定位；該區(qū)域BDS單點(diǎn)定位精度與GPS單點(diǎn)定位精度在平面方向一致。

關(guān)鍵詞：GNSS 極限偏差 內(nèi)符合精度

1.概述

GPS系統(tǒng)能夠?yàn)楹娇?、地面交通及航海提供?dǎo)航，但是由于其受到來(lái)自衛(wèi)星鐘差、星歷誤差及多路徑誤差等影響，單點(diǎn)定位的精度難以滿足導(dǎo)航和測(cè)量等方面的定位需求，因此為了消弱各項(xiàng)誤差在定位中影響精確度得到提升，科學(xué)界發(fā)展了差分全球定位系統(tǒng)（DGPS）。

連續(xù)運(yùn)行參考站跟蹤網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱CORS）的誕生，為多參考站網(wǎng)絡(luò)差分?jǐn)?shù)據(jù)計(jì)算提供了基礎(chǔ)，形成了各種不同的網(wǎng)絡(luò)RTK算法，極大的提高了差分解算的服務(wù)范圍、精度和可靠性。利用多基站網(wǎng)絡(luò)RTK技術(shù)建立的CORS系統(tǒng)已成為城市GPS應(yīng)用的發(fā)展熱點(diǎn)之一。

2.測(cè)試方法

本測(cè)試采用靜態(tài)觀測(cè)的方法采集各定位模式下的觀測(cè)值，其中GPS絕對(duì)定位與BDS絕對(duì)定位是使用儀器直接接收GPS信號(hào)和BDS信號(hào)，從而獲得坐標(biāo)觀測(cè)值；GNSS組合系統(tǒng)絕對(duì)定位，則是通過(guò)接收多源衛(wèi)星信號(hào)（4星，GPS、Glonass、Galileo、BDS）進(jìn)行絕對(duì)定位，直接獲得觀測(cè)值。測(cè)試中分別使用了 TrimbleSPS356和TrimbleR10兩種接收機(jī)。TrimbleSPS356信標(biāo)接收機(jī)，即差分DGPS接收機(jī)，主要為海洋工程和OEM應(yīng)用領(lǐng)域提供亞米級(jí)的定位精度。

3.測(cè)試實(shí)施

測(cè)試工作在某大廈樓頂進(jìn)行，在檢測(cè)點(diǎn)“xx大廈”設(shè)站，采用連續(xù)采集數(shù)據(jù)的方法，進(jìn)行24h不間斷數(shù)據(jù)采集。該測(cè)試點(diǎn)所處位置為市中心高樓，周圍視野開(kāi)闊，衛(wèi)星狀況良好。

（1）2017.3.21～2017.3.23使用儀器Tr imbleSPS356進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其中2017.3.21～2017.3.22使用GPS絕對(duì)定位模式采集數(shù)據(jù)；2017.3.22～2017.3.23使用DGPS差分定位模式采集數(shù)據(jù)，采樣頻率1HZ，采集數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)均為24h。

（2）2017.3.29～2017.3.30使用儀器TrimbleR10采集GDCORS數(shù)據(jù)，采樣頻率1HZ，采集數(shù)據(jù)時(shí)長(zhǎng)為24h。

（3）2017.3.30～2017.4.7進(jìn)行了BDS絕對(duì)定位數(shù)據(jù)和GNSS組合系統(tǒng)的絕對(duì)定位數(shù)據(jù)采集，使用儀器為TrimbleR10。其中2017.3.30～2017.4.1采集的為BDS的絕對(duì)定位數(shù)據(jù)，時(shí)長(zhǎng)48h；2017.4.1～2017.4.7采集的為GNSS組合模式的絕對(duì)定位數(shù)據(jù)，時(shí)長(zhǎng)為7d，采樣頻率均為1HZ。

4.實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析

各定位模式的精度測(cè)試是指RTK實(shí)時(shí)定位精度的測(cè)試。本測(cè)試采用靜態(tài)測(cè)量的方式獲得該點(diǎn)坐標(biāo)的觀測(cè)值，將解算出的坐標(biāo)與已知點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行比較，通過(guò)坐標(biāo)差值確定出采用的定位模式的誤差水平，完成該定位模式的精度評(píng)定。該方法主要是將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，計(jì)算出該定位模式下檢測(cè)點(diǎn)的內(nèi)符合中誤差、外符合誤差值以及極限偏差。

4.1內(nèi)符合精度分析

內(nèi)符合精度是同一測(cè)試點(diǎn)多次測(cè)量結(jié)果與該點(diǎn)最或然結(jié)果之差，它反映的是系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。具體是計(jì)算每一測(cè)點(diǎn)剔除粗差后的所有測(cè)量值的平均值作為該點(diǎn)的最或然值，再將該平均值與每一測(cè)量值求差，統(tǒng)計(jì)所有差值的分布情況，同時(shí)根據(jù)①式分別計(jì)算各定位模式在X、Y、平面、高程方向的內(nèi)符合精度：

n—測(cè)量值總數(shù)，即剔除粗差觀測(cè)后全部實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)測(cè)量值總數(shù)；

？—測(cè)點(diǎn)測(cè)試值與相應(yīng)測(cè)試平均值在各方向的差值；

m—系統(tǒng)各方向內(nèi)符合精度，反映系統(tǒng)實(shí)時(shí)定位的穩(wěn)定性。

通過(guò)觀測(cè)值的內(nèi)符合精度統(tǒng)計(jì)表，從五種定位模式的縱向?qū)Ρ瓤梢钥闯觯珿DCORS在各方向上的定位效果都明顯優(yōu)于其他幾種定位模式，其他幾種的定位效果由DGPS差分定位、GNSS絕對(duì)定位、BDS絕對(duì)定位和GPS絕對(duì)定位由強(qiáng)到弱依次變化。其中GPS絕對(duì)定位和BDS單點(diǎn)定位的點(diǎn)位精度基本相同，但是在X方向上，BDS定位精度優(yōu)于GPS定位精度，在Y方向上反而GPS定位精度則優(yōu)于BDS絕對(duì)定位精度。在高程方向，除未參與定位的GPS絕對(duì)定位和DGPS定位外，BDS與GNSS絕對(duì)定位精度相差無(wú)幾，GNSS絕對(duì)定位略優(yōu)于BDS絕對(duì)定位。

4.2外符合精度分析

依據(jù)內(nèi)符合定位精度的分析結(jié)果，把GDCORS定位模式下計(jì)算的該點(diǎn)的最或然坐標(biāo)值作為該測(cè)試點(diǎn)的坐標(biāo)真值，并以此對(duì)其他四種定位模式進(jìn)行外符合精度的分析。

表1中列出各定位模式下觀測(cè)值的最或然值與坐標(biāo)真值的偏差。對(duì)四種定位模式下的坐標(biāo)偏差進(jìn)行對(duì)比可以看出，在X方向上坐標(biāo)偏差值均小于50cm，其中GPS絕對(duì)定位的偏差更是小于5cm，其他三種依次為BDS絕對(duì)定位、DGPS定位和GNSS組合定位。在Y方向上的坐標(biāo)偏差值均小于1m，效果最好的是GNSS組合定位，小于15cm，最差的為DGPS差分定位。GPS與BDS絕對(duì)定位在該方向上的精度相似，未超過(guò)50cm。而在高程方向，除去GPS絕對(duì)定位模式和DGPS差分定位模式，BDS和GNSS兩種絕對(duì)定位模式中，GNSS絕對(duì)定位模式的誤差僅有5.2cm，遠(yuǎn)高于BDS絕對(duì)定位的誤差。

4.3極值分析

通過(guò)所獲得的觀測(cè)值的極大值和極小值與坐標(biāo)真值的互差，得出各定位模式偏離真坐標(biāo)的最大值。此方法作為外符合精度分析的補(bǔ)充，用來(lái)對(duì)各定位模式在偏差極限情況下的精度評(píng)定。

通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)可知：各定位模式在X方向上的極限偏差小于5m，Y方向上的極限偏差小于4m，H方向則小于10m。其中，X方向極大偏差由小到大依次為GPS絕對(duì)定位、BDS絕對(duì)定位、DGPS差分定位和GNSS組合絕對(duì)定位，Y方向上依次為BDS絕對(duì)定位、GNSS組合絕對(duì)定位，GPS絕對(duì)定位和DGPS差分定位。

5.結(jié)論

綜上所述，5種定位模式的內(nèi)符合精度在各個(gè)方向上均小于1.5m，在外符合方面，各定位模式下的坐標(biāo)最或然值相對(duì)于GDCORS定位坐標(biāo)最或然值的偏差在各個(gè)方向均小于1m。本測(cè)試在城市中心進(jìn)行，衛(wèi)星信號(hào)容易受到干擾，在此種情況下各種定位模式的精度仍然滿足水運(yùn)工程測(cè)量的要求，那么在空曠的海域，衛(wèi)星信號(hào)干擾小的情況下，各定位模式的定位精度將更高。在置信度95%的情況下，這5種定位模式中的DGPS差分定位、CORS定位和GNSS組合絕對(duì)定位均小于國(guó)際海道測(cè)量規(guī)范所規(guī)定的最高等級(jí)定位精度2m，因此，境外海洋工程可使用這三種定位模式進(jìn)行海上測(cè)量導(dǎo)航定位。

參考文獻(xiàn)：

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