BDS-3/GPS双频RTK定位性能分析

为了系统地分析评估BDS-3 B1C/B2a频点的实时动态(Real-Time Kinematic,RTK)定位性能,选取了短基线和中长基线2组基线,设计了GPS L1/L2分别联合BDS-2 B1I/B2I、BDS-3 B1I+B3I、BDS-3 B1C/B2a进行RTK定位实验3种方案,分别对各组实验的有效卫星数、卫星空间几何强度以及定位精度方面进行分析。实验结果表明,各组实验有效卫星最少为12颗,位置精度因子(Position Dilution of Precision,PDOP)值最大为1.48,满足高精度定位需求;在短基线条件下,3种定位方案的平面及高程定位精度均优于6 mm,采用B1C/B2a频点观测数据的三维定位精度相较于B1I/B2I和B1I/B3I分别有33.6%和16.4%的提升;在中长基线条件下,3种定位方案的平面定位精度均优于1 cm,高程定位精度优于3 cm,采用B1C/B2a频点观测数据的三维定位精度相较于B1I/B2I和B1I/B3I分别提升了25.0%和7.7%。实验结果证明了联合GPS和BDS-3 B1C/B2a新频点进行RTK定位,可以取得较好的效果。

BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线性能分析

针对紧组合模型在短基线相对定位中的应用问题,基于MGEX跟踪站组成的短基线连续多天实测数据,对比分析了BDS-3/GPS、BDS-3/Galileo和BDS-3/GPS/Galileo兼容频率紧组合短基线相对定位精度。实验结果表明,3种组合短基线相对定位精度均在厘米级,且三系统组合定位精度优于双系统组合定位精度。紧组合短基线相对定位精度相比松组合模型有较明显提升,BDS-3/Galileo组合E方向精度最大提升量达到18.04%,其余提升精度均在10%以下。

BDS-3/GPS/Galileo超长基线解算性能评估

由于当前对BDS-3超长基线单历元解算性能研究较少,为进一步详细分析BDS-3超长基线定位性能,将IGS站组成的一组超长基线作为实验数据,以BDS-3系统B1C/B2a组合为基础,分别进行了与GPS系统L1/L5、Galileo系统E1/E5a双组合和三系统组合解算实验。实验结论表明,双系统和三系统组合卫星可见数与PDOP相比BDS-3单系统改善量约为2倍左右,在定位性能方面相比BDS-3单系统也有明显提升。BDS-3超长基线定位性能较差,而其他系统的加入能有效改善这一情况,可为今后超长基线单历元解算研究提供参考。

高纬地区BDS-3/GPS/Galileo长基线单历元解算分析

分别进行了北半球高纬度地区BDS-3、BDS-3/GPS、BDS-3/GPS/Galileo长基线单历元解算实验。结果表明,高纬度地区BDS-3长基线单历元定位性能较优,定位精度可达厘米级,模糊度固定率可达91%以上;随着GPS和Galileo的加入,不仅改善了BDS-3单独定位的卫星可见数和PDOP值,还较大程度地提升了BDS-3单独定位的精度与模糊度固定率,水平最优精度优于1 cm,高程最优精度优于3 cm,模糊度固定率接近100%,可为今后高纬度地区的导航定位提供一些参考。

BDS-3/GPS中长基线单历元解算精度分析

针对正式建设完成的BDS-3中长基线定位性能,以MGEX跟踪站构成的一组实测数据为基础,从定位精度与模糊度2个方面分析了GPS、BDS-3、GPS/BDS-3中长基线定位性能。实验结果表明,BDS-3的卫星可见数、PDOP值、定位精度、模糊度固定情况略差于GPS,BDS-3中长基线定位精度可以达到厘米级,模糊度固定率在97%以上,GPS/BDS-3组合相比GPS、BDS-3在任一方面都有明显提升。

极端高度角环境下BDS-3/GPS/Galileo重叠频率组合SPP精度分析

针对当前对BDS-3与其他系统重叠频率组合定位性能研究较少的现状,本文基于自编软件实现了对多系统重叠频率组合数据的解算,并采用统计对比法分析了高度角为40°、50°极端条件下BDS-3/GPS/Galileo(B1C/L1/E1)组合单点定位(SPP)精度。试验结果表明,在极端高度角条件下,BDS-3/GPS/Galileo较单系统和任一二者组合在卫星可见数、位置精度因子(PDOP)值、解算历元率以及定位精度几个方面有明显改善,即使在高度角为50°时,BDS-3/GPS/Galileo组合解算历元率仍能达到90%,SPP在E方向、N方向、U方向定位精度分别优于1.5 m、3 m、5 m。

高度角对BDS-3与多系统兼容短基线解算精度影响分析

针对BDS-3新频率组合在极端高度角环境下短基线解算性能较差问题,本文提出使用BDS-3/GPS/Galileo/QZSS多系统兼容频率组合定位方法,并通过5种不同高度角实验进行解算验证。结果表明,在低高度角情况下,BDS-3系统B1C/B2a组合短基线定位性能较优,可以实现cm级定位;在极端高度角情况下,BDS-3系统B1C/B2a组合短基线定位性能较差甚至不能实现定位。而多系统兼容频率短基线定位性能相比BDS-3有较明显提升,尤其是BDS-3/GPS/Galileo/QZSS4系统组合提升效果最为明显,即使高度角达到50°,历元解算率优于95%,E、N、U、3D 4个方向解算精度分别可以达到1.19 cm、2.30 cm、5.61 cm和6.18 cm。

估计大气延迟参数的中长基线卡尔曼滤波算法

为了削弱中长基线差分后大气延迟残留误差对实时动态模糊度固定和定位精度的影响,该文提出了一种估计大气延迟参数的卡尔曼滤波算法,采用相对对流层天顶延迟和相对电离层天顶延迟作为残留大气延迟误差参数,与坐标向量和模糊度向量参数一起进行卡尔曼滤波估计。通过41 km参考站数据对算法进行验证。结果表明,BDS-3(B1C/B2a)与GPS精度相当,平面精度优于1.5 cm,高程精度优于2.7 cm;BDS-3(B1C/B2a)/GPS组合平面精度优于1.1 cm,高程精度优于2.7 cm,相比BDS-3(B1C/B2a)单系统平面精度提升了23.8%,估计大气延迟参数的中长基线卡尔曼滤波方法可有效提高模糊度固定成功率,提高中长基线条件下的定位精度。