北斗三号PPP-B2b服务实时动态定位性能分析

为了进一步提高精密单点定位的精度,对北斗三号全球卫星导航系统(BDS-3)提供的实时精密单点定位增强(PPP-B2b)服务进行实时动态定位性能分析:介绍基于PPP-B2b服务的实时动态精密单点定位模型和数据处理流程;然后在城市环境下进行基于BDS-3PPP-B2b服务的实时动态精密单点定位性能的车载实验,对不同频点组合B1C+B2a、B1I+B3I模式下的动态定位性能进行评估和分析。实验结果表明,实时动态PPP的城市开阔环境试验中利用B2b服务的电文改正信息后B1C+B2a、B1I+B3I频点组合模式下东向、北向和天向上定位精度分别为11.6、18.8、28.6 cm,以及13.3、19.4、32.5 cm,B1C+B2a组合方式在定位精度和收敛速度方面略优于B1I+B3I;复杂城市环境下GNSS信号发生中断后,信号恢复后PPP-B2b重新收敛的定位精度能够达到40.6、33.2、60.1cm;可知,BDS-3PPP-B2b产品精度较高,且城市环境下基于该服务的实时动态精密单点定位能够实现分米级定位,可用于正常生产生活中。

基于BDS-3 PPP-B2b服务的实时PPP性能分析

基于精密单点定位(PPP)原理及BDS-3 PPP-B2b电文改正模型,分析在使用电文改正信息进行PPP过程中需要注意的2个改正参数间匹配性问题,以及静态、仿动态条件下经过PPP-B2b电文信息改正后B1C+B2a、B1I+B3I模式定位服务性能。结果表明,在静态条件下,2种定位模式水平、高程方向定位精度均优于11 cm;仿动态条件下,水平、高程方向定位精度均优于22 cm,在15 min内均能达到水平、高程方向分别不超过0.3 m、0.6 m的精度要求;B1C+B2a组合在定位精度和收敛速度方面均略优于B1I+B3I。

PPP-B2b实时精密钟差短期性能评估及更新频度研究

研究了PPP-B2b精密钟差的短期特征及预报性能,讨论放宽精密钟差改正数播发间隔的可行性。结果表明,BDS-3卫星星载钟和GPS BLOCK IIF星载铷钟具有良好的短期频率稳定度,其钟差120 s预报误差在1 cm左右,预报误差对精密单点定位收敛速度和收敛后精度几乎无影响。而GPS BLOCK IIR卫星星载钟及星载铯钟卫星的短期性能较差,30 s预报误差已经达到4~6 cm,需要较高的解算和更新频度才能保证用户的使用需求。研究发现,对于部分搭载高性能原子钟的卫星,可以在不增加用户信息获取时间的情况下(该时间会随着播发信息增多而增加),适当延长钟差改正数的更新周期至1 min以内,从而节约下行资源,以播发更多系统产品、大气改正等信息,实现服务性能的提升。

北斗PPP-B2b与CNES实时产品性能的比较与评估

为分析PPP-B2b的实际服务性能,采用为期30 d的PPP-B2b数据与国际全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)服务组织测站数据以及2021年12月16日的海上船载动态数据,进行了轨道与钟差的精度评估、实时精密单点定位(precise point positioning,PPP)的定位性能测试,并与采用法国国家太空中心(centre national d′etudes spatiales,CNES)存档产品CNT的相应结果进行比较。结果表明:PPP-B2b服务的北斗三号系统(BeiDou navigation satellite system phaseⅢ,BDS-3)与全球定位系统(global positioning system,GPS)轨道的径向精度分别为0.07 m、0.089 m,低于CNT 0.041 m和0.025 m。而BDS-3的钟差精度为0.029 m,与GPS钟差精度接近,优于CNES BDS-3的钟差精度0.057 m。基于PPP-B2b服务的静态定位测试中,BDS-3和BDS-3+GPS平均收敛时间小于20 min,优于单GPS系统,且收敛后精度更高。而在动态测试中,BDS-3和BDS-3+GPS组合东北天(north,east and up,NEU)方向均方根(root mean square,RMS)均优于11 cm,单GPS优于26 cm。在海上实际测试中,PPP-B2b的BDS-3+GPS组合NEU方向RMS分别为0.028 m、0.074 m、0.081 m,收敛时间为12.4 min。