GPS／BDS 组合相对定位解算及精度分析-论文.pdf

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1、第39卷第3期全球定位系统Vo1．39，NO．3GNSSWorldofChinaJune，20142014年6月GPS／BDS组合相对定位解算及精度分析吕金浩，吕志伟，杨剑伟，王兵浩(信息工程大学导航与空天目标工程学院，河南郑州450001)摘要：随着全球卫星导航系统的不断发展，多模导航定位已成为研究热点。本文对GPS／BDS组合相对定位的原理进行了阐述，编写了相关软件实现了GPS／BDS组合相对定位功能，并通过实测数据进行处理和分析，验证了方法的正确性。结果表明：在短基线下，北斗区域卫星导航系统相对定位精度可达毫米级，与GPS相当，组合系统定位精度在水平方向上有所提

2、高，且稳定性好。关键词：北斗卫星导航系统；相对定位；GPS／BDS组合中图分类号：P228．4文献标志码：A文章编号：1008—9268(2014)O3一OO04—040引言由于双系统组合定位相比于单一系统具有可是七参数布尔萨(Bursa)转换模型，其公式为]见卫星数目多、定位精度高、稳定性和可靠性高等优点，因此双系统的组合定位已成为研究的热点。随着北斗二号卫星导航系统的快速发展，目前已有~1CGCS2000⋯14颗在轨卫星，可提供覆盖亚太范围内的导航、定1一位、授时及短报文通信等服务[1]。同时北斗和GPS均采用码分多址技术，播发的广播星历的内一弧⋯，容和数据格式与

3、GPS也基本保持一致_2]。因此相比于其他卫星导航系统，北斗与GPS的兼容性更高。所以研究如何实现北斗与应用最为广泛的式中：△X、bY、△Z为坐标原点经平移引起的3个GPS系统相组合，对于当前北斗二号的组网情况、平移参数；n、t"2、为坐标旋转引起的3个旋转终端开发、系统定位精度及可靠性测试和系统市场参数；忌为尺度变化参数。推广等问题的解决具有重要意义。GPS时(GPST)以原子频标作为基准，其原点为1980年1月6日0时的UTC时刻，其与国际原1GPS／BDS组合相对定位原理子时(TAI)之间相差19s．其后随着时间的累积，1．1时空基准统一GPST与UTC之间的差

4、异为秒的整数倍，随跳秒GPS和北斗的坐标基准分别采用GPS坐标系的增加而增大。北斗时(BDT)与GPS时一样同属和CGCS2000坐标系，在组合定位解算时，应将两于原子时系统，且均无闰秒。BDT的原点为2006系统的坐标基准进行转换和统一。两个坐标系关年1月1日0时的UTC时刻，其与UTC的偏差于原点、尺度、定向及定向演变的定义都是相同的，保持在1s以内，因此，两个系统除原点相差且都是依靠IERS定义的ITRS坐标框架，参考椭1356周外，BDT与GPST还相差14S【5]．球基本一致，在四个椭球常数a(长半轴)、∞(白转当进行GPS／BDS组合定位时，需统一到同一角

5、速度)、厂(扁率)、GM(地心引力常数)中，仅厂有时间系统，以GPST为时间基准。GPS／BDS观测微小差异[3]。因此对于精度要求不高的用户，无需数据参考历元以GPS周及周内秒表示，但北斗的收稿日期：2014-04-07联系人：吕金浩E—mail：137268137@qq．corn第3期吕金浩等：GPS／BDS组合相对定位解算及精度分析5导航电文(标准RINEX2．o或RINEX2．1)中参考机种差的影响，还可以保持模糊度的整数特性，方历元有可能以BD周及周内秒表示，也有可能以便整周模糊度的估计。设i、J为GPS卫星，m、n为GPS周及周内秒表示。当为前者时，需要加

6、上北斗卫星，其双差观测方程为1356周以及14S的差异，当为后者时只需加14S△一△+△N0一△+即可，这样可以使GPS和北斗导航电文中的历元△T+△，(5a)时刻严格对准，方便组合定位解算。同时两系统的△一△p+△Nrm—△+时间偏差还可以通过组差消除。△T+△0．(5b)1．2GPS／BDS相对定位解算将双差观测方程线性化，可得误差方程组合相对定位解算采用载波相位观测量，用载波相位进行相对定位的实质是利用接收机所接收—cAB，()一z．c6的卫星载波信号与接收机本振信号的相位差来确式中：y为双差模型残差；X为与时间有关的未知定卫星与用户之间的位置。其非差观测方程为

7、量(如用户位置)；N为与时间无关的未知量(如一一c·+c·+GPS和BDS的整周模糊度)；A为X的系数矩阵；AN～+T_卜O，(2)B为N的系数矩阵；z为观测量与站星之间几何距式中：J为卫星号；为接收机(流动站)标志；离的差值。依据下面原则解算X、N的值，设P为V分别表示相位观测量(m)；为接收机到卫星的几的权阵，则何距离；c为光速；为接收机钟差；为卫星钟VPV—min．(7)差；为信号波长；N为整周模糊度；为电离层2算例分析延迟；为对流层延迟；O为多路径效应、观测噪声等误差的综合误差项。算例采用2012年4月6日的GPS／BDS双模设在测站“、r同