北斗三频定位在不同遮挡情况下性能分析

针对北斗卫星导航系统单频定位在遮挡环境下定位性能下降的问题,文章引入三频定位模型增加观测量的冗余度,同时引入2个关键技术,“电离层因子”辅助建立三频观测方程,协方差矩阵的“预白化过程”改进方程的解算性能。通过采用高度角模拟遮挡环境,分析结果显示,三频定位模型在BDS系统的可用性较高,部分站点可以达到100%;模型暂时不可作为独立定位模型使用,而是应该作为单频或双频的辅助定位模型;定位精度分析结果显示,模型在开阔环境的定位优势较小,在遮挡环境有较优的定位优势。

北斗双频/三频静态精密单点定位性能比较与分析

针对目前仅北斗全星座提供三频观测数据,而不同线性组合模型影响精密单点定位(PPP)精度和收敛速度的问题,本文着重推导了北斗三频无电离层最优组合精密单点定位数学模型,以此为基础,采用大量实测数据进行北斗双频、三频静态PPP实验。结果表明,相比于北斗双频静态PPP,北斗三频静态PPP在收敛速度和定位精度上有所提高,绝对定位精度可达2~3cm,与GPS双频精密单点定位水平相当。

BDS/Galileo/GPS三频精密单点定位模型比较与分析

为了进一步研究多系统三频精密单点定位(PPP)的性能,提出对其不同数学模型的定位性能进行评估比较:分析全球卫星导航系统(GNSS)原始观测方程中码硬件延迟的特性;然后合理参数化三频PPP中的多频码硬件延迟;最后给出北斗卫星导航系统(BDS)、全球定位系统(GPS)和伽利略卫星导航系统(Galileo)三系统组合的二种可估三频PPP函数模型和随机模型。实验结果表明:三频PPP相比于双频PPP,可以有效地改善定位精度及初始收敛时间,并提高定位结果的可靠性;三系统组合三频PPP静态定位在E、N和U方向的精度分别优于0.8、0.5和1.1 cm,动态定位分别优于1.4、1.0和2.9 cm;三系统组合三频PPP静态定位收敛时间优于21.7 min,动态定位收敛时间优于24.0 min。

BDS-2/BDS-3融合三频精密单点定位模型及偏差特性分析

北斗三号全球卫星导航系统(global BeiDou-3 navigation satellite system,BDS-3)正联合北斗二号(区域)卫星导航系统(BeiDou-2 navigation satellite system,BDS-2)在3个或3个以上频率信号上为用户提供高精度的定位、导航和授时服务。为深度融合BDS-2和BDS-3三频数据,建立了BDS-2/BDS-3三频无电离层组合和三频非组合精密单点定位(precise point positioning,PPP)模型,推导了接收机频间偏差(inter-frequency bias,IFB)和BDS-2与BDS-3时间延迟偏差(time delay bias,TDB)的数学表达式。对PPP定位性能及模型偏差特性进行分析,结果表明:BDS-3能显著增强PPP定位性能,BDS-2/BDS-3融合静态PPP在东、北、天3个方向上的收敛时间和定位精度分别为15.8、7.3、22.3 min和1.2、1.0、1.8 cm,动态PPP收敛时间和定位精度分别为27.3、10.3、33.8 min和2.2、1.7、4.4 cm;三频无电离层组合与非组合PPP的收敛性能和定位精度基本相当,且三频观测值对定位性能提升不明显;IFB和TDB均具有较好的天内稳定性,BDS-2和BDS-3信号IFB天内标准差(standard deviation,STD)可分别达到7.9 cm和3.6 cm,而TDB天内STD可达到8.8 cm。